PV Teknolojisi Fotovoltaik etki 1839 yılında keşfedilmiş olmasına rağmen ilk pratik çalışma 1950’li yıllarda gerçekleştirilmiştir. Fotovoltaik modüller ilk olarak uzaydaki uydular için geliştirilmişlerdir. Geleneksel piller, yakıt hücreleri ve nükleer enerji o zamanın koşulları için uygun olmadığından kısa bir zaman sonra depolanan enerji kullanılmaya başlanmış, daha sonra yüksek verimli silikon güneş pillerinin geliştirilmesi ile birlikte fotovoltaik enerji en iyi çözüm olarak karşımıza çıkmıştır.

Fotovoltaik Enerjinin Avantajları;

· Güneş sonsuz enerji kaynağıdır
· Hiçbir atık üretimi söz konusu değil (yanıcı gazlar, artıklar vs.)
· Güneş enerjisi santralinin bakım ihtiyacı çok azdır.

Başlangıç

Fotovoltaik cihazların çalışması, mekanik hareketli parçalara gerek kalmadan, yarı iletken materyallerin güneşin radyasyon enerjisini elektrik enerjisine dönüştürmesi (özel uygulamalar ile) esasına dayanır. Bugün hemen hemen sadece silisyum yarı iletken malzeme olarak kullanılmaktadır. Bir fotovoltaik tesisin temel bileşeni fotovoltaik hücredir, standart koşullarda (25°C sıcaklık, 1000 W/m2 radyasyon gücü)  1.5 Watt güç üretir. Standart koşullarda çalışan bir fotovoltaik cihazın güç çıkışına pik güç (Wp) denir. Hücrelerin birbirlerine monte edilmesiyle fotovoltaik modül elde edilir.

Güneş Panel Üretimi

Fotovoltaik hücrelerin ana malzemesi silisyumdur. Silisyum oksijenden sonra dünya üzerindeki en yaygın elementtir.  Doğada saf halde bulunmaz, diğer elementler ile bileşikler halinde bulunur. Ancak fotovoltaik bir hücrenin üretimi için saf halde silisyuma ihtiyaç duyulmaktadır; saf silisyumun elde edilmesi çok zorlu ve pahalı bir süreçtir. Silisyum, ekstra saf silisyum çubuklarından, cilalanmış ve asitle işlenmiş çok ince diskler kesilerek elde edilebilir. Başka bir yöntem ise katot püskürtme yolu ile (amorf silikon) silisyum atomlu cam levhalar elde edilmektedir. Başka bir işlem ise doping adını alır. Bu işlemde, yabancı atomların formundaki silisyum disklere saf olmayanların eklenmesinin programlanmasından oluşur. Bir disk, bu işlemden sonra fotovoltaik hücre olarak adlandırılabilir çünkü prensipte çalışabilecek yarı iletken özelliğine sahiptir. Gerekli gücü elde etmek için ve fotovoltaik hücreleri doğal etkenlerden korumak (rüzgar, kar, yağmur, dolu vs.)için, elektriksel olarak bağlıdırlar, metal bir iskeletle birleştirilmişlerdir ve cam bir levha ile korunmaktadırlar.

Güneş Enerjisi Panellerinin Çeşitli Tipleri ve Bazı Tanımlar

Üretim proseslerine bağlı olarak farklı tiplerde güneş pilleri mevcuttur :

Monokristal Hücreler: Monokristal çubukların kesilmesiyle elde edilirler. En önemli avantajları yüksek verimlilikleridir. (%20 kadar). Bu tip hücreler üretim proseslerinin zahmetli olması nedeniyle pahalıdırlar. Monokristal hücreler genellikle değişmeyen mavi renkleri ile ayırt edilirler. Dünya çapında %8-10 oranında kullanılırlar.

Polikristal hücreler: Bunlar kalıp bloklar halindedirler ve bu bloklardan diskler kesilir. Verimlilikleri, günümüz şartlarında %15-18’lere yükselmiş olmakla beraber, 4 mevsimin yaşandığı ülkemizde ışınımın düştüğü hava şartlarında da yüksek oranda çalışmaya devam edebilme kabiliyetleri vardır. Bu tip hücreler farklı geometrik şekilleri ile (içerdikleri farklı kristaller nedeniyle) hemen fark edilirler. Dünya çapında %85 gibi bir oranla kullanılırlar.

Amorf Hücreler: Düz bir camın arkasında silisyumun uygulanması ile elde edilirler. Bu tip hücreler daha az verimlidir (yaklaşık %8-10) aynı zamanda dağınık radyasyona da adapte olabilirler (bulutlu havalarda vs.). Hücreler karakteristik koyu renkleri ile ayırt edilebilirler. Herhangi bir geometrik şekilde yapılabilirler. (yuvarlak, sekizgen, düzensi ve hatta dışbükey).

Azimut: Güneyden başlayarak saat yönünde yapılan yatay açı; 0° ölçülen azimut güneyi gösterir, 90° ölçülen azimut batıyı, -90°  ölçülen azimut ise doğuyu gösterir.

Fotovoltaik Çiftlik: Kendi işletim alanlarında mekanik olarak monte edilmiş, birbirlerine elektriksel olarak bağlı bir grup fotovoltaik modülden oluşur.

Fotovoltaik Hücre : Güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren yarı iletken bir materyaldir. Fotovoltaik malzemelerin temel ünitesidir.

Fotovoltaik Modül: Birkaç hücrenin montajı ve tek bir yapı formunda bağlanması ile oluşur.

DC/AC Dönüştürücü, Inverter: Doğru akımı alternatif akıma dönüştüren cihaz.

Pik Güç (Wp): Standart çalışma koşullarında (1000 W/m2 ışınlama ve 25°C sıcaklık) bir fotovoltaik aygıt tarafından üretilen maksimum güç.

Kontrol Paneli : Elektrik dağıtım yeridir. Yüksek tüketim veya fotovoltaik modülün yetersiz kaldığı durumda elektrik şebekeden alınır. Aynı şekilde fazla fotovoltaik enerji şebekeye iade edilir. Ayrıca fotovoltaik modül tarafından şebekeye verilen enerji miktarını ölçer.

Fotovoltaik Sistem : Güneş enerjisinden elektrik elde etmek amacıyla fotovoltaik modüllerin ve diğer bileşenlerin kurulumu ile oluşturulan sistem.

Fotovoltaik Tesislerin Teknik – Ekonomik Fizibilitesi

Fotovoltaik teknolojisi, özellikle Türkiye gibi güneş enerjisi potansiyeli 380 milyar kWh/yıl olan, bol güneş alan ülkelerde gelecek vadeden uzun dönemli ve büyük ölçekli, yenilenebilir enerji üretimi sunan bir teknolojidir. Bu teknoloji ile enerji üretiminin çevreyle dosttur. Fotovoltaik paneller ömrü boyunca çevreyle dost bir şekilde elektrik üretimi yapmaktadır. Güneş enerjisi, elektriğin en pahalı, talebin yüksek ve tüketimin en üst seviyede olduğu, gün süresince kullanılır ve elektrik üretimi yapılır. Fotovoltaik enerjinin ana amacı ve güçlü noktası tüm üretim ve tüketim tesisi ihtiyaçlarında, geleneksel üretim yöntemlerine ilave ve alternatif enerji kaynağı olması, minimum kayıplar ile maksimum verime sahip olması her noktada uygulanabilir olmasıdır. Eğer Türkiye’de santral kurabileceğimiz uygun alanlarda çalışabilirsek, kuracağımız tesislerle Türkiye’nin enerji ihtiyacının tamamını karşılayabiliriz.

Kendi fotovoltaik tesisini kuracak kişiler birer kahraman olacaklar çünkü kendi ürettikleri enerjilerini daha yüksek bir sorumlulukla harcayacaklardır. Fotovoltaik teknolojinin maliyetleri geçmişe göre %50 azalmıştır ve pazar hacmi 5 katına çıkmıştır. Fotovoltaik enerji gelecekte geniş pazar payına sahip önemli bir enerji üretim yöntemi olacaktır. Uluslar arası Enerji Ajansı verilerine göre fotovoltaik enerji, küresel düzeyde enerji tüketiminin %0.5’ini kapsıyor ancak teknolojilerin gelişmesi ile düşen maliyetler, genişleyen market hacmi ile bu oran 2030 yılında %7, 2050 yılında %25 ve 2060 yılında %33 olacaktır.