Cell

Cell, türkçeye hücre olarak birebir çevrilmiştir. Hücre paneli oluşturan temel yapı taşıdır. Hücrelerin birleşmesi ile güneş paneli oluşur. En çok kullanılan 60 ve 72 hücreli güneş panelleridir.

Cell Güneş hücresi birkaç adımda çalışır

• Güneş ışığında var olan fotonlar güneş paneline çarpar ve safsızlaştırma katkı maddeleriyle dopinglenmiş silisyum gibi yarı iletken malzemeler tarafından emilir.
• Elektronlar, mevcut moleküler / atomik yörüngelerinde uyarılır. Bir elektron uyarıldığında, enerjiyi ısı olarak dağıtabilir ve yörüngesine geri dönebilir veya bir elektrota ulaşana kadar hücre içinde hareket edebilir. Akım, potansiyeli iptal etmek için malzemeden geçer ve bu elektrik yakalanır. Bu işlemin gerçekleşmesi için malzemenin kimyasal bağları hayati öneme sahiptir ve genellikle silisyum iki kat halinde kullanılır; bir katman borla, diğeri fosforla katkılıdır (dopinglenmiştir). Bu katmanlar farklı kimyasal elektrik yüklerine sahiptir ve daha sonra elektronların akımını hem sürdürür hem de yönlendirir.
• Modüler halde bir dizi güneş hücresi, güneş enerjisini kullanılabilir miktarda doğru akım (DC) elektriğine dönüştürür.
• Bir invertör, gücü alternatif akıma (AC) dönüştürebilir.

En yaygın olarak bilinen güneş hücreleri, silisyumdan yapılmış geniş alanlı bir p – n bağlantısı olarak yapılandırılmıştır. Diğer güneş hücresi türleri, organik güneş hücreleri, boyaya duyarlı güneş hücreleri, perovskite güneş hücreleri, kuantum nokta güneş hücreleri vb. olarak sayılabilir. Bir güneş hücresinin aydınlatılmış tarafı genellikle ışığın aktif malzemeye girmesine izin vermek ve üretilen yük taşıyıcıları toplamak için şeffaf bir iletken filme sahiptir. Tipik olarak, indiyum kalay oksit, iletken polimerler veya iletken nanotel ağları gibi yüksek geçirgenliğe ve yüksek elektrik iletkenliğine sahip filmler bu amaçla kullanılır.

Güneş hücresi verimliliği, yansıtma verimliliği, termodinamik verimlilik, yük taşıyıcı ayırma verimliliği ve iletken verimliliği olarak ayrılabilir. Genel verimlilik, bu bağımsız ölçümlerin ürünüdür.

Bir güneş hücresinin enerji dönüşüm verimliliği, elektriğe dönüştürülen giriş gücünün oranıyla tanımlanan bir parametredir.

Bir güneş hücresinin gerilime (voltaja) bağlı bir verimlilik eğrisi, sıcaklık katsayıları ve izin verilen gölge açıları vardır.

Bu parametrelerin doğrudan ölçülmesindeki zorluk nedeniyle, diğer parametreler ikame edilir: termodinamik verimlilik, kuantum verimliliği, entegre kuantum verimliliği, V _OC oranı ve doldurma faktörü (Fill Factor). Yansıtma kayıpları, “harici kuantum verimliliği ” altında kuantum verimliliğinin bir kısmıdır. Rekombinasyon kayıpları, kuantum verimliliğinin, V _OC oranının ve doldurma faktörünün başka bir bölümünü oluşturur. Dirençli kayıplar ağırlıklı olarak doldurma faktörü altında kategorize edilir, ancak aynı zamanda kuantum verimliliğinin, açık devre gerilimi (V_OC) oranının küçük kısımlarını da oluşturur.

Doldurma faktörü, gerçek maksimum elde edilebilir gücün (Pmpp) açık devre voltajı ve kısa devre akımının çarpımına oranıdır. Bu oran, performansın değerlendirilmesinde önemli bir parametredir. 2009 yılında, tipik ticari güneş hücrelerinin doldurma faktörü> 0.70 idi. B sınıfı hücrelerin faktörü genellikle 0,4 ile 0,7 arasındaydı. Yüksek doldurma faktörüne sahip hücreler, düşük eşdeğer seri dirence ve yüksek eşdeğer şönt direncine sahiptir, bu nedenle hücre tarafından üretilen akımın daha azı dahili kayıplarda dağıtılır.

Tek p – n bağlantılı (single junction) kristal silisyum paneller 1961’de Shockley – Queisser Limiti olarak belirtilen ve teorik olarak % 33.16’lık sınırlayıcı güç verimliliğine yaklaşmaktadır. En uç noktada sonsuz sayıda katmanla, buna karşılık gelen sınır, konsantre güneş ışığı kullanıldığında% 86’dır.

2014 yılında üç şirket, bir silisyum güneş hücresi için elden edilen % 25,6 oranında verimlilik rekorunu kırdı. Panasonic bunların içerisinde en verimli olanıydı. Şirket, gölgeli alanları ortadan kaldırarak ön temas iletkenlerini panelin arkasına taşıdı. Ayrıca, (yüksek kaliteli silisyum) wafer yüzeyindeki veya yakınındaki kusurları ortadan kaldırmak için (yüksek kaliteli silisyum) wafer önüne ve arkasına ince silisyum filmler uyguladılar.^[42]

2015 yılında, Fraunhofer Güneş Enerjisi Sistemleri Enstitüsü (Fraunhofer ISE), CEA-LETI ve SOITEC arasındaki bir Fransız-Alman işbirliğinde üretilen 4 bağlantılı (Multi-Junction) GaInP / GaAs // GaInAsP / GaInAs güneş hücresi, % 46,1‘lik (güneş ışığının konsantrasyon oranı = 312) yeni bir laboratuvar rekor verimliliği elde etti.^[43]

Eylül 2015’te Fraunhofer ISE , epitaksiyel wafer hücreleri için% 20’nin üzerinde bir verimlilik elde ettiğini duyurdu. Atmosferik basınçta kimyasal buhar biriktirme (APCVD) hat içi üretim zincirini optimize etme çalışması, üretimi ticarileştirmek için Fraunhofer ISE’den ayrılan bir şirket olan NexWafe GmbH ile işbirliği içinde yapıldı.^[44][45]

Üç bağlantılı (triple-junction) ince film güneş hücreleri için dünya rekoru Haziran 2015’te % 13,6 olarak belirlendi.

2016 yılında, Fraunhofer ISE’deki araştırmacılar, konsantrasyon olmadan % 30,2 verimliliğe ulaşan iki terminalli, üç bağlantılı (triple junction) GaInP / GaAs / Si alaşımlı güneş hücresi duyurdu.

2017 yılında, Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı (NREL), EPFL ve CSEM’deki ( İsviçre ) kuruluşlarına ait bir araştırma ekibi, çift bağlantılı (dual-junction) GaInP / GaAs güneş hücresi için % 32,8’lik rekor güneş verimliliği bildirdi. Ek olarak üç bağlantılı (triple junction) güneş hücreleri rekoru için; çift bağlantılı (dual-junction) bu hücre % 35,9’luk güneş verimliliği elde etmek için bir silisyum güneş hücresi ile mekanik olarak üst üste bindirildi.

Kaynak: Wikipedia