Fotovoltaik Enerji Teknolojisi

Fotovoltaik (PV) teknolojisinin temelinde birbirine oldukça yaklaştırılmış iki yarı iletkenin güneş ışığına maruz kaldığında aralarında elektrik akımının oluşması prensibi yatar. Güneş ışığı iki yarı iletkenin yörüngesindeki elektronları harekete geçirecek enerjiyi sağlar. Enerji alarak yörüngeden kopan bir elektron diğer yarı iletkene doğru hareketlenir. Elektronlarda oluşan bu hareket tek yönlüdür yani bir yarı iletkenden diğerine doğru oluşur. Bu tek yönlü hareketin oluşturduğu gerilim doğru akımdır. PV gözelerde bu akımın oluşması için, gözelerin güneş ışığını doğrudan alması gerekmez. Verimi düşük olsa da dağınık güneş ışığı veya bulutlu havalarda da bu akım oluşur. Elektrik üretimi azalan ışıkla yavaşlar. Üretilen elektriğin alınan güneş ışığı ile kabaca orantılı olduğu söylenebilir.

Yarı iletken maddelerin güneş pili olarak kullanılabilmeleri için saf yarı iletken içerisine istenilen “n” ya da “p” tipi maddelerin kontrollü olarak eklenmesiyle yapılır. En yaygın güneş gözesi maddesi olarak kullanılan silisyumdan n tipi silisyum elde etmek için silisyum içerisine periyodik cetvelin 5. grubundan bir element eklenir. Bu nedenle 5. grup elementlerine “verici” ya da “n tipi” katkı maddesi denir. PN eklem oluştuğunda, n tipindeki çoğunluk taşıyıcısı olan elektronlar, p tipine doğru akım oluştururlar. Bu olay her iki tarafta da yük dengesi oluşana kadar devam eder. PN tipi maddenin ara yüzeyinde, yani eklem bölgesinde, P bölgesi tarafında negatif, N bölgesi tarafında pozitif yük birikir. Bu eklem bölgesinde oluşan elektrik alan “yapısal elektrik alan” 9 olarak adlandırılır. Yarı iletken eklemin güneş gözesi olarak çalışması için eklem bölgesinde PV dönüşümün sağlanması gerekir. Bu dönüşüm iki aşamada olur. İlk olarak, eklem bölgesine ışık düşürülerek elektron-oyuk çiftleri oluşturulur. İkinci olarak ise, bunlar bölgedeki elektrik alan yardımıyla birbirlerinden ayrılır. Elektronların ayrılması P ve N bölgesi arasında elektriksel potansiyel farkı ifade eder.

Bir cevap yazın