fotovoltaik teknoloji ders notu

7/25/2019 Fotovoltaik Teknoloji Ders Notu

1/178

Fotovoltaik Teknoloji

Makine ve malat MhendisliiBilecik eyh Edebali niversitesi

Dr. Osman Turan


2/178

Vize

dev

% 30

% 30

Final % 40

DeerlendirmeKriterleri


3/178

Ders Plan

Blm 1: Giri

Blm 2: Genel Bilgiler : Elektriksel zellikler ve Elektrik retimi

Blm 3: Gne Inm

Blm 4: Fotovoltaik Teknolojinin Temelleri

Blm 5: Fotovoltaik Hcre Karakteristikleri

Blm 6: Fotovoltaik Hcre Tasarm

Blm 7: Fotovoltaik Hcre eitleri

Blm 8: Fotovoltaik Sistem Tasarmve Projelendirilmesi

Blm 9: Fotovoltaik Sistemin Termodinamik Analizi


4/178



Dr. Osman Turan


5/178

Dnya insanlara atalarndan miras kalmamtr,insanlar onu evlatlarndan dn almlardr

Blm 1 : Giri


6/178

Fosil Yaktlar

Karbon Emisyonu

Sera Etkisi

Kresel Isnma

Enerji = HereyBlm 1 : Giri


7/178

Tehlikenin Farknda Myz?: Kresel Isnma

Kaynak: Prof. Dr. Mikdat Kadolu(Kresel klim Deiiklii ve Trkiye)


8/178

Kt Haber: Kresel Isnma

Mitch Kasrgas1998

1998ylndasaatte 285 kmhzlaesen Mitch Kasrgasnda10.000lve$6.000.000.000zarar ortaya kmt.

Blm 1 : Giri


9/178

Blm 1 : Giri


10/178

Uzun dnemdednyadameydana gelen deniz suyu scaklklarndakideiimler

oC

Kaynak : ngiltere de East Anglia niversitesiklimAratrmalarBirimi ve Meteoroloji OfisininHadley Merkezi

Blm 1 : Giri


11/178

Blm 1 : Giri


12/178

Gnmz dnyasnda enerji, insanolu iin bir ihtiya olmann yannda zlmesi

gereken en nemli sorunlarn da banda gelmektedir.

Blm 1 : Giri


13/178

yi Haber: Yenilenebilir Enerji Kaynaklar

?

Blm 1 : Giri


14/178

Yenilenebilir Enerji Kaynaklar

Hidrolik Jeotermal Gne

RzgarBioktle

Yenilenebilir enerji, srekli devam eden doal srelerdeki var olan enerji akndanelde edilen enerjidir.


15/178

Fosil kaynakl( kmr,petrolvekarbontrevi) deilledir.

Elektrik enerjisi retilirkenCO2emisyonu az birseviyede gerekleir

evreyezararve etkisi konvansiyonel enerji

kaynaklarnagreokdaha dktr

Yenilenebilir Enerji Kaynaklarnn Temel zellikleri


16/178


17/178

CSP (Concentrated Solar Power) TeknolojiFotovoltaik Teknoloji

IstmaElektrik

Blm 1 : Giri


18/178

Yllk Bileik Byme Oran

Blm 1 : Giri


19/178

Blm 1 : Giri


20/178

Blm 1 : Giri


21/178

There has been steady progress in the improvement of conversion efficiencies for a

number of PV technologies over the last few decades.

(NREL)

Blm 1 : Giri


22/178



Dr. Osman Turan

Blm 2: Genel Bilgiler

Elektriksel zelliklerElektriklenme


23/178

Elektriksel zellikler

Bilim tarihi ierisinde, elektrikhakknda edinilen ilk bilgi, M. (640-546)

yllarnda Thalesile balad kabul edilmektedir.

Thales, bir kehribar ubuunu uhaya ( yne) srttnde, ubuun

kat ve ty gibi hafif paracklar ektiini fark etmitir.

Kehribar, am aacndan elde edilen bir tr talam reine

Elektrik, maddelerin atom yapsndaki elektronlarn hareket etmesiyle

oluan bir enerji trdr.

katmanlar

(yrngeler)

Elektron = Yunanca kehribar


24/178


Maddelerin atomik yaplarn incelediimizde, baz maddelerin, sonkatmanlarnda (yrnge veya valans yrngelerinde) serbest halde elektron veyaelektronlarn bulunduunu gzlemleriz.

Bir maddenin elektriksel davranlarasndano maddenin atomlarnnsonyrngesindebulunan serbest (valans) elektronlarnetkisi byktr.

Elektrik Akm, bir iletken iindeki elektronlarn srekli olarak akdr.

katmanlar

(yrngeler)


25/178


Btn atomlar, soygazlar gibi, son katmalarn (valans yrngelerini)doldurmak isterler. Bu duruma kararl elektron dizilimi ad verilir.

Atomlarnson yrngelerinde en fazla 8 elektron bulunur. Bu tr atomlaroluan elementlere soygazlar denir.

Atomlar, kararl elektron dizilimine sahip olabilmek elektron alr yada veririler.


26/178


Bir maddenin elektriksel davranlarasndano maddenin atomlarnnsonyrngesindebulunan serbest (valans) elektronlarnetkisi byktr.

Serbest (valans) elektronlarnsaysnabalolarak elementler:

letken Yariletken Yaltkan

Son katman

(valans yrngesi)


27/178


Elektrik akmniletmeyen maddelere yaltkanmadde denir.

Maddelerin yaltkanlkderecesi valans yrngedeki(atomun son yrngesi)elektron saysfazlalnabaldr.

Soygazlar, son yrngelerindekielektronlarbrakmazlarve elektron almazlar.Yani okiyi yaltkandrlar.

Son yrngedekielektron saysazaldkayaltkanlkdereceside azalr.

Hava, cam, seramik, plastik, mika ve katgibi maddeler yaltkanlargrubunagirerler.

YALITKANLAR


28/178


Elektrik akmnileten maddelere iletken madde adverilir.

Maddelerin iletkenlik derecesi atomun son yrngesindeyeralan valanselektron saysazlnabaldr.

Bakr, altn, alminyum, gmiyi iletkenlerdir. Bunlarda valans elektron says2ile 3 arasndadeiir.

LETKENLER

YARILETKENLER

letkenlikleri; iletkenler ile yaltkanlararasndaolan (yani ne iyi bir iletkennede iyi bir yaltkanolan) maddelere yariletkenmadde adverilir.

En yaygnolarak kullanlanyariletkenmaddelerden germanyum ve silisyum


29/178


Akm iddeti, bir iletkenin belirli bir kesitinden, bir saniyede geen elektron miktar.

Coulomb Kanununa gre:

Ohm Kanununa gre:

Akm iddeti, ampermetreile llr.

Ampermetre


30/178


Akm eitleri

Doru Akm (Direct Current, DC) Alternatif Akm (Alternate Curent, AC)

Zamana bal olarak yn ve iddeti deimez.

Ykn (elektronlarn) bir ynde hareketi ile oluur.

Genellikle elektronik devrelerde kullanlr.

En ideal doru akm, en sabit olandr.

Mekanik enerjiyi doru akma evirenjeneratrlere dinamo ad verilir.

En sabit DCkayna pildir.

Zamana bal olarak yn ve iddeti deiir.

Genelde sanayi ve konutlarda kullanlr.

Buzdolab, amar ve bulak makinleri dorudanAC akm ile alr.

Televizyon ve mzik setiAC akm DC akmaevirerek alr.


31/178


Gerilim (Potansiyel) fark, birim yk bana yaplan i.

Gerilim fark, voltmetre ile llr.


32/178


Diren, elektrik akmna kar diren gstererek, (ohm yasasna gre) gerilim

farknn dmne sebep olan devre elemandr.

Diren , R (Ohm, )

Ohm Yasas, elektirk akm iddeti, gerilim ve diren arasndaki ilikiyi tanmlar.

Bir iletkenin, ular arasndaki potansiyel farknn, iletkenden geen akm

iddetine oran sabittir. Bu sabit deer, iletkenin direncine eittir.


33/178


Deiken Diren (Reosta), bir iletkenin direncini deitirmek iin kullanlan devre

eleman.

Akm her zaman dirensiz yolu tercih eder. Akmn dirensiz yolu tercih etmesine

ksa devre denir.


34/178


Elektriksel : Gerilim Akm Zaman E = V . I. t (Joule)

Elektriksel G : Gerilim Akm P = V . I (Watt= Joule/s)


35/178


Elektrik Devreleri


36/178


Elektriklenme Yntemleri

Srtnme : Malzemelerin srtnmesi ile elektronlarn hareket etmesi. Kazamz aarken kan kvlcmlar gibi

Piezoelektrik Etki: Malzemelerin (yaltkan metallerdin) deformasyon sonucu elektronlarn hareketi etmesi.

Kimyasal Etki: Kimyasal tepkime sonucunda elektronlarn hareket etmesi.


37/178



Piroelektrik Etki: Malzemelerin stlmas veya soutulmas sonucu elektronlarn hareket etmesi. Scaklk

sensrleri, dedektrlergibi.

Termoelektrik Etki: Birbirine bal iki farkl metal stldnda elektronlarn hareket etmesi. ki farkl metal iki

ularndan birletirilip, bir ular dk, dier ular yksek scakla tutulursa, bu iki

metalin zerinden elektrik akm geer.

Nkleer Fzyon : ekirdek tepkimesi sonucu direkt elektrik retimi mmkn. CERN deneyi.

Nkleer Fisyon : Elektronlarn atomun radyoaktif bozunmas nedeniyle atomdan ayrlmas.

Elektromanyetik ndksiyon: Bir iletken manyetik bir alan ierisinde dndrlmesi sonucu elektrik retimi.


38/178



Fotoelektrik Etki: Gne nlar (foton) sahip olduu enerji kullanarak elektronlarn hareket ettirilmesi.


39/178



Dr. Osman Turan

Blm 3: Gne Enerjisi

Gnein YapsGne Inm

Gne SpektrumuToplam Gne Inm

Gne Inmnn llmesi


40/178

Gnein Yaps

Gne, gnesisteminin en uzak ve en bykyldzdr.

Dnyayauzaklyaklak150 milyon kilometredir

ap 1.392.000 kilometredir. Bu ap, Dnyann109 katdr

Ktlesi, Dnyaktlesinden333.000 kat fazladr.

Scaklk 15 Milyon oC.


41/178

Gnein Yaps


42/178

Gnein Yaps

Gneenerjisi, gneinekirdeindeyer alan fzyonsreci(hidrojen gaznnhelyuma dnmesi) ile aakanmaenerjisidir.

564 Milyon Ton / SaniyeHidrojen

560 Milyon Ton / SaniyeHelyum

4 Milyon Ton / Saniye

Hidrojen38 1022kJ/saniye

Gne, enerjisini elektromanyetik malar yaparak , gne sistemine yayar.


43/178

Gnein Yaps

Dnya Yllk Enerji Tketimi

90 Milyar Varil Petrol Edeeri

12 Milyar Ton Petrol Edeeri (TEP)

5 1017kJ

Gneten Saniyede Aa kan Enerji

38 1022 kJ

750000


44/178

Gnein Yaps

Dnya Yllk Enerji Tketimi

90 Milyar Varil Petrol Edeeri

12 Milyar Ton Petrol Edeeri (TEP)

5 1017kJ/yl

Gneten Dnyaya Gelen Enerji

1.7 1014 kJ/saniye


45/178

Gnein Inm

Gne nlar farkl dalga boylarnda yaylr.

Gneten yaylan bu farkl dalga boylarndaki nlarn sral grnmne gnespektrumu ad verilir.

Grnr Ik


46/178

Gnein Inm

Gne nlarnn sahip olduklar enerji, dalga boyuna bal olarak u ekildetanmlanr:

Enerji artar

Dalga boyu azalr

h : Planck sabiti =6.6310-34Js

: Dalga boyu (m)

c : Ik hz = 3 x 108

(m/s)


47/178

Gnein Inm


48/178

Gnein Inm

Mikrodalga Frn Nasl alr ?


49/178

Gnein Inm

Dnyaya gelen gne enerjisi, dalga boylar 0.1 3 m arasnda deiennlardan oluur.

Gneten gelen nlarn dalm:

% 9

% 45

% 46

Mortesi

Grnr k

Kzltesi

Gne nlar, gne ile dnya

arasndaki mesafeyi yaklak 8 dkalrlar (yani 3108m/s k hz ilehareket ederler).

Gne Sabiti

Atmosfer dndaki bir metrekarelikalana dik olarak den gnenlarnn enerjisi yaklak olarakIsc

= 1367 W/m2deerindedir. Budeer gne sabiti olarak bilinir.

Isc

, gne ile dnya arasndaki mesafenin (1.47 10111.52 1011) deiiminden kaynaklanan mevsimselfarklardan dolay % 3.5 orannda deiim gsterir.


50/178

Gnein Inm

Zenit (Zirve) As

Hava Ktlesi (Air Mass, AM)

Hava ktlesi () faktr, gne nlarnn atmosferden geerkenizledii yolun, gnein dik olduu durumda izledii yola orandr.

= Zenit as

Gnenmile yatay dzleminnormaliarasndakiadr.

Yeryzneulaangneenerjisi miktar, nemlildegnenlarnnyeryzndekibir noktayagrekonumuna baldr. Szkonusu konum havaktlesi () faktrile ifade edilir.

Hava ktlesi () faktr, gne nlarnn herhangi bir adaatmosferdeki getikleri hava ktlesinin, gnein dik olduu durumdaatmosferden getii hava ktlesine orandr.


51/178

Gnein Inm

Kosins Kural

Gne nm yzeye dik olarak gelmedii durumlarda, yzeye den gne

nm miktar, gne nlar ile yzeyin normali arasnda kalan ann kosinsile orantl olarak azalr.

Zenit asnn = 0ove = 48okarlk gelenAM= 1 veAM= 1.5 koullar, fotovoltaikteknolojisi ile ilgili almalarda yaygn olarakkullanlr.

Ib

I


52/178

Gnein Inm

Dnyamza Gelen Gne Inm Bilanosu% 30 atmosfer

tarafndan geriyanstlr.

% 20 atmosfer ve

bulutlarda tutulur.

% 50 atmosferi

geerek Dnyayzeyine ular.

Dnya yzeyine ulaan gnenlarnn % 70 yanstlr.


53/178

Gnein Inm

Gne Inlarn Atmosferdeki Azalmas

Rayleigh Yaylm (Salm)Ozon, Su Buhar, CO2ve Oksijen

tarafndan sorulma

Gne nlarnn yaklak olarak % 50si, atmosfer tarafndan Dnya yzeyinegelmesi engellenir.

Gne nlarn atmosferde meydana gelen bu azalmas iki ekilde meydana

gelir:

1)Rayleigh yaylm2)Ozon, Su Buhar, CO2ve Oksijen tarafndan sorulma


54/178

Gnein Inm

Rayleigh Yaylm (Salm)

Rayleigh Yaylm, gnenlarnn atmosferde,dalga boyundan daha kk, herhangi bir gaz

moleklne arpmas sonucu btndorultularda eit olarak yaylmasdr.

Yaylm etkisi ~ 1 / 4

Mavi n (= 400 nm) yaylmas, krmz n(= 400 nm) yaylmasndan daha fazladr.

Bu yzden gkyz mavi grnr.


55/178

Gnein Inm

Ozon, Su Buhar, CO2ve Oksijen tarafndan sorulma

Gneten kan nlar, atmosferi geerken, atmosferi oluturan eitli gazlar vetoz paracklar tarafndan sourulurlar.

Yeryznn yaklak olarak 25 km ykseklikle, ozon tabakas olarak adlandrlanve gne nlarnn mor tesi nlarn kesenbir katman bulunur.

Ozon tabakas < 320 nmolan mor tesi (UV) nlarn sourur. Bu ilem canllariin son derece nemlidir. nk, mor tesi (UV) nlarn cilde ve gze zararverici etkileri vardr.

Kzltesi (IR) nlarn yaklak % 20si su buhar ve CO2tarafndan sourulur.

Yaylm (veya salma) olaynn aksine sorulma ileminde Gne nlarndanenerji kazanlr ve atmosfer snr.


56/178

Gnein Inm

Belirli dalga boyuna sahip gne nlarnn atmosferde szlerek yeryznegelirler.

Toplam gne nm = Dorudan nm + Yaygn nm

Yaygn Inm

Gkyzndeki bulutlar ve tozlar tarafndan salmayauratlm nmdr. Bulutlu havalarda gneten gelennmn tamam yaygn nm eklindedir.

Dorudan Inm

Herhangi bir etkiye uramadan, Dnyazerindeki herhangi bir yzeye dik ve yndeitirmeden direkt olarak gelen nmdr.

Zenit asna, AM faktrne baldr.

Atmosferdeki azalmann bir sonucu olarak, yeryzne ulaan toplam gne

nm, dorudan nm ve yaygn nm olmak zere iki farkl zellie sahiptir.


57/178

Gne Inm lm

Dorudan Inm Toplam Inm Yayl Inm

Pirheliometre PiranometrePiranometre

(Glgelendirilmi)

Gne Inm len Aletler

Yayl nm, dorudan nmglgeleyerek piranometre tarafndanllebilir. Bu tr piranometreyeglgelenmipiranometre adverillir.

Dorudan nm, gne takip sistemikullanlarak pirheliometre tarafndanllebilir. Bu aletler, alma mantolarak piranometrelerin aynsdr. Ancak,bu aletlerde sensr, gne nlarnnynnde yerletirilmiuzun bir borununaltnda yer alr. Bylece, yayl nmbertaraf edillmiolur.


58/178

Gne Inm lm

1 D cam kubbe : Gne nlarn siyah gvde zerine odaklamakamacyla kullanlr.

2 cam kubbe : Gne nlarn siyah gvde zerine odaklamakamacyla kullanlr.

3 Siyah gvde(Sensr): Gne nlarn sourarak toplar.

4 Destek gvde : Destek gvdeye, hibir ekildegne nm gelmez.

5 Termopil: (ok sayda (50 ve zeri) Termokupln(yada sliftin) seri olarak balanmasndan oluur, senerjisini elektrik enerjisine dntrr. Isliftlerinbir ucu siyah cismin alt yzeyine dier ucuise destek gvde st yzeyine baldr.

6 k kablosu : retilen elektriksinyalini sinyal ykselticiye iletir.

7 Nem ekici : Havaiindeki su buharn absorbe ederek, su buharnn (zellikle souk gecelerde)youmasnnnne geerek nem oluumunu engeller.

8 Ayak

Sinyal

ykselticiOkuyucu


59/178

Gne Inm lm

Sinyal

ykselticiOkuyucu

Piranometre, zerine gelen gne nm, kubbe formundaki ift katl cam ile

siyah cisim zerineodaklanr. Siyah cisim, gelen gnenmnsouraraksnr.Bylecesiyah cisme balolan, sliftlerinucu snarakscaklykselir. Gvdeucuna herhangi bir gnenmulamadiin,sliftleringvdeucuna balolan ucun scakl daha dk kalr. Bylece, sl iftin ular arasnda scaklkfarkndan kaynaklanan, bir elektrik akm oluur. Elektrik akmnn sinyaliykselticitarafndanglendirilerekokuyucuya iletilir. Okuyucuda, glendirilenelektrik akmsinyalinin, belirli zaman aralnda integrali alnarakgne nmllmolur.

Piranometre alma Prensibi


60/178



Dr. Osman Turan

Blm 4: Fotovoltaik Teknolojinin Temelleri

Fotovoltaik HcreFotovoltaik Etki

Yariletken Fiziin TemelleriAtomik YapEnerji Band DiyagramKristal YapElektron-Boluk iftleriKatklama: P-N Kava


61/178

Fotovoltaik Hcre

Fotovoltaik hcreler (gne hcreleri veya pilleri)gne n direkt olarak elektrik enerjisineeviren yariletkenmalzemelerdir.

Fotovoltaik hcrelerin, yzeylerine gne nlar(foton) geldiinde ular arasnda elektriksel gerilimoluur (Fotovoltaik Etki).

G kn artrmak amacyla ok sayda fotovoltaikhcre seri veya paralel olarak balanarak

fotovoltaik modller (paneller) oluturulur.

G gereksinimine bal olarak fotovoltaik modller seri veya paralel balanarak

fotovoltaik dizinleri, dizinlerin birletirilmesi ile de birka WattdanMega Wattlkenerji retim kapasitelerine sahipfotovoltaik sistemler oluturulabilir.

Hcre

Modl

Dizin

Fotovoltaik Sistem


62/178

Fotovoltaik Hcre

Fotovoltaik hcre,verimleri (yaplarna bal olarak)gnmzde %40 seviyelerine kadar ykseltilmitir.

Uygulama koullarnda verimi %15 civarlarnaolan

fotovoltaik hcre iyi olarak nitelendirilir.

Fotovoltaik hcrelerin temel sorunu verimleri deil retim maliyetleridir.

Fotovoltaik hcreler, yakn zamana kadar verimleri daha yksekolan tekli (mono) kristal yapdaki yar iletkenlerden yaplyordu.

Mono-Kristal

Poli-KristalMono-Kristal

Tane Snrlar

Tekli (mono) kristal yapdaki fotovoltaikhcre retimi olduka zahmetli ve yksekmaliyetliolduundan son zamanlarda

retim maliyetini drmek amacylafotovoltaik hcreler verimleri biraz dahadk olan oklu (poli) kristal yapdaki yariletkenlerken yaplmaktadr.

Amorf


63/178

Silikon (Silisyum) (Si)

Germanyum (Ge)Element

Galyum Arsenik (GaAs)

Kadmiyum Tellr (CdTe)

Bakr ndiyumDiselenid (CulnSe2)

Kadmiyum Diarsenik (CdAs2)

ndiyum Fosfor (In P)

Kurun Slfr (PbS)

Bileik

Fotovoltaik Hcre retiminde Kullanlan Yar iletkenler

Fotovoltaik Hcre

Silikon, fotovoltaik hcre retiminde en ok kullanlan yar iletkendir.

Silikon, oksijenden sonra doada en ok bulunan elementtir.

Fotovoltaik hcre retiminde kullanlan yar iletkenlerin bazlar bileik bazlarelementtir.


64/178

Fotovoltaik Etki

h : Planck sabiti =6.6310-34Js

: Dalga boyu (m)

c : Ik hz = 3 x 108(m/s)

Gne nlarfotonad verilen ykl taneciklerden meydana gelir.

Birfotonun enerjisi,k hz ve dalga boyuna bal olarak Planck Kanunuilehesaplanr:

Fotonlar, gne nm spektrumundaki farkl dalga boylarna bal olarak farklmiktarlarda enerji ierirler.

Atomik dzeyde enerji sklkla eV (1eV = 1.6 10-19J) cinsinden ifade edildii iin dalga boyu birimimalnarak Plank Kanunu yukardaki gibi yazlabilir.


65/178

Fotovoltaik Etki

Yar iletken malzeme ierisinde valans bandnda bulunan bir elektronun , yariletken malzemenin yasak bant enerjisine (Eg)eit veya daha yksek bir fotonilekarlaarak iletim bandnagemesi sonucu elektron-boluk ifti olumasna

fotovoltaik etki ad verilir.

Eg

Birfotovoltaik hcrede g dnmnn gerekleebilmesi iin, yar iletkenmalzemenin yasak bant enerjisine (Eg)eit veya daha yksek bir fotonun hcretarafndan sorulmasgerekir.

Elektron-boluk ifti fotovoltaik hcredeki enerji dnmnn temelini oluturur.

=


66/178

Yariletken Fiziinin Temelleri

Elektrik enerjisinin oluturulmasn ve kontrol edilmesini maddenin atomik yapsbelirler.

Atomik yapya bal olarakelementler;

Elementler

letken Yariletken Yaltkan

Yar iletken fiziini incelemek iin temel atomik yapnn bilinmesi gerekir.

Fotovoltaik hcredeki enerji dnmn anlayabilmek iin yariletken fiziihakknda bilgi sahibi olmak gerekir.


67/178

Yariletken Fiziinin Temelleri:Atomik Yap


68/178


Tm maddeler (yada elementler) atomlardan oluur.

Yeryznde bilinen 109 elementvardr.

Btn elementlerin atomik yaplar birbirlerinden farkldr.

Bohr Atom Modelinegre atom; elektron,protonve ntronolmak zere temelparacktan oluur.

Atomik yapda; ntron ve proton merkezdekiekirdei olutururlar.

Elektronlarise, ekirdekler etrafndaki sabityrngelerde dolarlar.

proton

ntron

elektron

+ ykl

Ntr

ykl


69/178


Bilinen btn elementleri birbirlerinden ayran en temel zellik, atomlarndabulunanproton ve ntron saylardr.

Atom Arl (Ktle Numaras) = Proton says + Ntron says

Atom Numaras = Proton says

Her bir atomunprotonve ntronsaylarfarkldr.

Periyodik Tablo

Proton ve elektron saylar eit olan atomlar, elektriksel adan kararl (ntr) olanatomlardr.


70/178


Enerji Kabuklar (Bantlar) ve Yrngeler

K

L

Bir atomun, elektron ieren yrngeleri ekirdekten belirli uzaklklardadr.

ekirdee yakn olan yrngedeki elektronlar, ekirdee uzak olan yrngedekielektronlar dan daha az enerjiye sahiptir.

ekirdee farkl uzaklklarda bulunan yrngelerin belirli enerji seviyelerine

sahiptirler.


71/178


Enerji Kabuklar (Bantlar) ve Yrngeler

K

L

Yrngeler, kabuk (shell ) ad verilen belirli enerji bantlarnda toplanmlardr.

Ayn Enerji Band ierisinde bulunan elektronlarn enerji seviyeleri birbirine yakndr.

2n2 n: kabuk says

Enerji Bantlar arasndaki enerji seviyeleri arasndaki fark byktr.

Enerji Bantlar arasndaki blge, yasak blge (ya da yasak bant) olarak adlandrlr.

Elektronlar bu blgelerde bulunmazlar.


72/178


Valans Elektronlar

K

L

Atomun, en dtaki kabuuna Valans Band denir.

Valans Bandnda bulunan elektronlara valans (serbest) elektronlar denir.

Valans elektronlar atomun en yksek enerji seviyeli elektronlardr. Bu durum,valans elektronlar, atomdan ayrlmaya daha eimli hale getirir.

Valans elektronlarmaddelerin iletkenlik zelliini belirler.


73/178

Yariletken Fiziinin Temelleri:Enerji Band Diyagram

Yasak Bant Enerjisi

Yasak Bant Enerjisi

Elektronlarn bulunabilecei enerji seviyeleri arasndaki boluk yasak bantolarakadlandrlr.

Bir atomda, en yksek enerji seviyesine sahip bant iletim banddr.

Esasen, iletim bandndaki elektron younluu maddelerin iletkenlik dzeyini belirler.

Bir elektronun valans bandndan iletim bandna geebilmesi iin sahip olmas gerekenenerjiye yasak bant enerjisi(Eg) ad verilir.


74/178


Yasak Bant Enerjisi

Yasak Bant Enerjisi


75/178


Yasak Bant Enerjisi

Yasak Bant Enerjisi

SORU: Neden Fotovolataik hcre retimindeiletkenler ve yaltkanlar kullanlamaz?

Cevap : Yasak Bant Enerji


76/178


Fotovoltaik Hcre retiminde Kullanlan YariletkenlerinYasak Bant Enerjileri (Eg)

Yariletken Malzeme Eg (eV)

Silikon (Silisyum) (Si) 1.1

Germanyum (Ge) 0.7

Galyum Arsenik (Ga As) 1.4

Kadmiyum Tellr (CdTe) 1.4

Indiyum Fosfor (In P) 1.2Kadmiyum Diarsenik (CdAs2) 1.0


77/178

Yariletken Fiziinin Temelleri:Kristal Yap

Yariletken malzemelerkristal yapya sahiptir. Yani atomlar kendini tekrareden dzenli bir dizilim gsterirler.

Kristal yapierisindekiatomlar ise birbirlerine kovalent balarlabalanrlar.

Kovelant ba, bir atomun valans elektronlarnnbirbirleri ile etkileimisonucu meydana gelir.


78/178

Yariletken Fiziinin Temelleri:Kristal Yap

Her silikon atomu, kendisine komudier4 atomun valans elektronlarkullanarak ekildeki gibibir yapoluturur.

Bu yapdaher atom, 8 valans elektronunun oluturduuetki sayesinde kimyasal kararllk salar.

Bu nedenle saf silikon kristali yaltkan zellik gsterir.

Her bir silikon atomunun valans elektronu, komusilikon atomunun valans elektronu ilepaylamsonucunda kovalent baoluur.


79/178

Yariletken Fiziinin Temelleri:Elektron-Boluk iftleri

Bu blmde, enerji bantlar arasndaelektronlarn nasl ynlendiklerini inceleyeceiz.

ekilde, dardan herhangi bir enerji ileuyarlmam (durgun) silikon kristalinin enerjibant diyagram gsterilmitir.

Silikon (silisyum) kristalinin valans bandnda4 elektron bulunur.

Eg

=1.1 ( eV )

Silikon (silisyum) kristali, durgun halde, iletim

bandnda elektron bulunmaz. Bu nedenle

yaltkan zellik gsterir.

Silikon (silisyum) yariletkeninin yasak bantenerjisi Eg= 1.1 eVtur.


80/178


Foton

Enerjisi

Foton

Enerjisi

Silikon (silisyum) yariletkeninin valans bandnda bulunan bir elektron Eg= 1.1 eV deerinden

daha byk bir enerjiye sahip bir foton ile karlatnda, arkasnda pozitif yklbir boluk(hole)brakarak iletim bandna geer.

Elektronlar iletim bandnn alt tarafnda, boluklarise iletim bandnn st tarafnda kmelenirler.

Eg =1.1 ( eV )


81/178


Foton

Enerjisi

Foton

Enerjisi

Neticede, her bir elektron, yasak bant enerjisine eit foton enerjisini kaybederek tekrar valansbandndaki boluklarla birleirler.

Eg =1.1 ( eV )

Uyarlm olan elektronlar ve boluklar ok ksa bir sre ierisinde (10-12 s) enerjilerini

kaybederler.

Elektronlarn iletim bandnda kaldklar sreye mr sresi (life time) ad verilir.


82/178


Foton

Enerjisi

Foton

Enerjisi

Gerekli olan bu elektriksel alan, katklamaadn verilen, elektriksel iletkenlik karakteristikleribirbirlerinden farkl olan yariletkenlerin bir araya getirilmesi ile salanr.

Eg =1.1 ( eV )

Eer, iletim bandna km olan elektronlar, mr sreleri ierisinde boluklardan (yani art

yklerden) bir ekilde ayrlmazlar ise, elektriksel akma yani fotovoltaik hcredeki enerjidnmne katks olmayacaktr.

Yani bu durumu yle dnebiliriz; elimizde bulunan sudaki hidrojenden faydalanmakistiyorsak onu mutlaka bir ekilde (elektroliz gibi) oksijenden ayrmamz gerekir ki kullanalm.

Fotovoltaik hcrede, elektron-boluk iftinin ayrlmasn temin edecek kuvvet elektrik alandr.


83/178

Yariletken Fiziinin Temelleri:Elektron-Boluk ifti

Silikon ierisindeki elektron vebolukhareketi (ak)

Saf (herhangi bir katklamayaplmam) Silikonun bir ksmna gerilim uygulandnda ekildegrld gibi, iletim bandndaki serbest elektronlarn negatif utan pozitif uca hareketederler.

Saf Silikonun ierisindeki tpknegatif yklelektronlar gibi pozitif yklboluklardahareketederler.

Silikon kristali ierisinde Valans bandndaki elektronlarrahatlklakomubir boluatanarakbir boluktandierinehareket edebilir. Bylece, kristal yap ierisindekiboluklarda (elektronlarn hareketinin tersi ynde) hareketetmiolacaktr.


84/178


Bir fotonun, silikon yariletkeni ierisinde bir adet elektron-boluk iftioluturabilmesi iin sahip olmas gereken maksimum dalga boyu deeribelirlenerek, foton enerjisi-dalga boyu grafii izilebilir.

Foton enerjisi-dalga boyu grafii kullanlabilir ve kayp enerji miktarlarnn tespitiasndan nemlidir.

Silikon iin : Eg= 1.12 eV


85/178



86/178

Yariletken Fiziinin Temelleri:Katklama(Doping)

Katklama(doping) , saf yariletken malzemeye , yapsal zelliklerini bozmayacakoranda, katk maddesi eklenerek, elektriksel zelliklerinin kontroll bir ekildedeitirilmesi ilemidir.

Bir fotovoltaik hcre, yasak bant enerjisinden daha yksekenerji ieriinesahip

fotonlar tarafndantahrik edildiisrece, yariletkenmalzeme ierisindeelektron-bolukiftlerininoluumudevam eder.

Buradaki temel problem, elektron ve boluklarnyeniden birlemesineticesinde, yktayclarnnenerji dnmntamamlayamadan ortadan kaybolmasdr

Yeniden birlemeninnnegeebilmekiin, iletim bandndakielektronlar,boluklardanuzak tutacak bir kuvvete ihtiyaduyulur.

Bu kuvvet, yariletkenmalzeme ierisindeoluturulanbir elektriksel alan ile teminedilir.

Szkonusu elektriksel alan, elektronlarve boluklarztynleredoruiterekyeniden birlemeyeengel olur.

Yariletkenmalzeme ierisindeelektriksel alan oluturabilmekiin, kristal ierisindeiki farklblgemeydana getirilir.


87/178


Blgelerdenbiri, saf silikon kristaline periyodik tablonun 3A grubundayer alan birelementin, okdkkonsantrasyonlarda ilave edilmesiyle oluturulur.

Bu katklamailemi sonucunda P-tipi yariletken oluur.

P-tipi Malzeme

N-tipi Malzeme

Dierblgeise yine saf silikon kristaline, bu sefer periyodik tablonun 5A grubundabulunan bir elementin eklenmesi neticesinde meydana getirilir.

Bu katklamailemi sonucunda N-tipi yariletken oluur.


88/178


p -tipi Malzeme

Silikon kristali ierisine, 3A grubundan Bor ilave edilirse, Borun 3 adet valanselektronu ile silisyum 4 adet valans elektronu, kendi aralarndakovalent bayapar vesilikon atomuna ait bir valans elektronu botakalr.

Silikon atomunun bota kalan valans elektronu, komu Bor atamonda bulananboluudoldurur. Bylece, silikonun kristal yaps ierisinde 1 elektron eksikliimeydana gelmi olur.

B atomundan

oluan boluk

Yariletken kristalinden elektron alarak elektron ihtiyacnaneden olduklariin, buatomlara akseptr(alc) atomadverilir.

Silikon kristali ierisinde akseptr

atomlarnn yer ald blgedeboluk fazlal olduu iin bublm p - tipi malzeme olarakisimlendirilir.


89/178


n -tipi Malzeme

Silikon kristali ierisine, periyodik tablonun 5A grubunda yer alan Fosfor ilaveedilirse, fosforun 5 adet valans elektronu ile silisyum 4 adet valans elektronu, kendi

aralarndakovalent bayapar.

Fosforun beincivalans elektronu kristal ierisindeserbest kalr.

Kristale fazladan elektron braktiinbu atomlara donr(verici) atomadverilir.

Silisyum kristali ierisinde donr atomlarnn yer ald blgede elektron fazlalolduuiinbu blmise n -tipi malzeme olarak isimlendirilir.


90/178

P-N Junction

Elektron eksiklii (yada boluk fazlal)olan p -tipi malzeme ile elektron fazlalolan n -tipi malzemenin birletirildiklerisnrap-n junction (kava)adverilir.

p-n kavabir elektriksel alan olumasnsalar.

Oluan bu elektriksel alan, n-tipi malzemenin kavaa ykn blgelerindekihareketli elektronlarnn, arkalarnda pozitif ykl boluklar brakarak, p - tipi

malzemeye gemelerinesebep olur.

Snr geerek p-tipi malzeme ierisine gelen elektronlar kavaa yakn blgedebulunan boluklara yerleirler.

Yariletken Fiziinin Temelleri:Katklama(Doping):p - n Junction (Kava)


91/178


Deplasyon Blgesi

Elektrik alan (potansiyel engel)

P-n kavandaki elektron ve boluk hareketi denge durumu elde edilinceye kadardevam eder. Denge durumuna ulaldnda deplasyon blgesi ad verilen birtabaka oluur.

Deplasyon blgesi, boluklar p tipi malzemeye, elektronlar ise n- tipi malzemeyeiterek, elekron ve boluk hareketini engeller (bu yzden ykten arndrlm blgeolarakta isimlendirilir).

Bylece, fotovoltaik hcrede enerji dnmnn temel problemi olan, elektron veboluklarnyeniden birlemesinlenmi olur.


92/178


P-N Junction (Kava)

Deplasyon Blgesi

Elektrik alan (potansiyel engel)


93/178



Dr. Osman Turan

Blm 5: Fotovoltaik Hcre Karakteristikleri

Fotovoltaik Hcrede Enerji DnmFotovoltaik Hcre Parametreleri

I-V likisiYk izgisiKsa Devre Akm

Ak Devre VoltajMPP (Maximum Power Point)

Dolgu Faktr

ntDirenciSeri DirenFotovoltaik Hcre Verimi


94/178

Fotovoltaik Hcrede Enerji Dnm

Bir fotovoltaik hcre gne na maruz brakldnda, yeterli enerji ieriinesahip fotonlar sayesinde kristal ierisinde elektron-boluk iftleri meydana gelir.

Bu hareketli yk tayclar eklem (kavak/junction) blgesine yaklatnda,

deplasyon blgesindeki (ykten arndrlm blgedeki) elektriksel alan sayesinde,ekilde grld gibi elektronlar n blgesine; boluklar isep blgesine doruitilirler.


95/178

Fotovoltaik Hcrede Enerji Dnm

Kristalin iki kutbunda zt yklerin toplanmas, bir potansiyel fark meydana getirir.

letken bir tel ile iki kutup ekildeki gibi birletirilirse, n blgesindeki elektronlar, p

blgesindeki boluklara doru hareket eder.

Burada boluklarla yeniden birleen elektronlar devreyi tamamlarlar.

Akmn yn, elektron hareketine zt ynde gerekleir. Bir dier ifadeyle,p

blgesinden n blgesine dorudur.


96/178

Fotovoltaik Hcre Parametreleri

Fotovoltaik hcreler, gne nlar sayesinde fotovoltajlarnve fotoakmlarn

olutuu geni alanl, dz beslemeli (ileri ynl kutuplanm/ polarlanm)

diyotlardr.

Fotovoltaik hcre parametrelerinin hassas bir ekilde tespit edilebilmesi, fotovoltaik

sistemlerle ilgili dizayn, kalite kontrol ve performans deerlendirme almalar

asndan nemlidir.

Diyot, yalnzca bir ynde akm geiren devre elemandr. Bir yndeki direnleri

ihmal edilebilecek kadar kk, br yndeki direnleri ise ok byk olan

elemanlardr


97/178

Fotovoltaik Hcre Parametreleri : Akm-Gerilim likisi

Fotovoltaik hcreler, gne nlar sayesinde fotovoltajlarnve fotoakmlarnolutuu geni alanl diyotlardr.

fotoakm diyot akm paralel akm

IS : Doyma akm

RS : Seri diren

q : Elektronik yk

A : dealitekatsays

kB : Boltzman sabiti

Tj : Kavak (junction) scakl

RSh : Paralel diren

K ve sabit saylar

Fotovoltaik bir hcrede Akm-Gerilim (voltaj) ilikisi,


98/178


fotoakm

12 3: Sabit katsaylar

E : Gne nm aks

Eref : Referans nm aks

(1000 W/m2)

TJ : Kavak (junction) scakl

Tref : referans scaklk (298 K)

Fotovoltaik Hcrede Akm Gerilim likisi


99/178


Bu eitlii dayanarak, fotovoltaik hcre edeer devresi aadaki gibi izilebilir.


100/178

Akm Gerilim (Voltaj) (IV) karakteristii genelde iki boyutlu bir grafikte; dikey

eksen akm (Amper cinsinden), yatay eksen ise gerilimi (Volt cinsinden) temsil

edecek biimde ekildeki gibi gsterilir.

Fotovoltaik Hcre Parametreleri :Akm-Gerilim likisi


101/178


(IV) karakteristii, fotovoltaik hcreninularna test direnci taklp, ak devredenksa devreye kadar deeri deitirilir ve busrada direncin zerindeki voltaj ve akmdeerleri llerek elde edilir.

Fotovoltaik

hcre

Voltmetre

Ampermetre

Reosta

Aadaki ekilde (I-V) karakteristikerisinin llebilmesi ve izilebilmesi iinrnek bir elektriksel devre dzeneigsterilmitir.

Bir (I-V) erisi belirli bir gne nm aksaltnda izilir ve farkl gne nm aklariin lmler tekrarlanr.


102/178


Bir (I-V) erisi belirli bir gne nm aksaltnda izilir ve farkl gne nm aklar iinlmler tekrarlanr.


103/178

Fotovoltaik Hcre Parametreleri :Yk izgisi

Yk izgisi, dorusal olmayan bir performans sergileyen bir aletin almanoktasn bulmak iin kullanlan grafiksel bir tekniktir.

Herhangi bir anda, deiken direncin ular arasndaki voltaj:

Fotovoltaik hcrenin (I-V) erisizerine izilen yk izgisi 1/Reimine sahip olacaktr.

Yk izgisi

A

ES R P

XY

Z


104/178


Kk Rdeerleri byk eim oluturur.

Byk Rdeerleri kk eim oluturur.

Yk izgisinin (I-V) erisini kestii nokta alma noktas(yada Q noktas) olarakadlandrlr.

Belirli bir diren deeri iin alma noktas gnenm aks deeri, arttkaAnoktasnda Enoktasnadoru hareket eder.

Yk izgisi

A

ES R P

XY

Z

Bunun sonucu olarak, hem yk voltajhem de yk akm gne nm aksdeeri ile artar.

Benzer ekilde, belirli bir gne nm

aks iin, azalan R, alma noktasnP, R, S noktalarna doru kaydrrken;artan R, ise alma noktasn X,Y,Znoktalarna doru kaydrr.


105/178


rnek 5.1

Fotovoltaik hcrenin I-V karakteristii ekilde verildii gibidir. Fotovoltaik hcre 0.2ohmlukdirensel yke balanmtr. Buna gre:a) Yk izgisini izin,

b) Diren zerinden geen akm bulunuz,c) Direncin ular arasndaki voltaj bulunuz,d) Diretekig kaybn hesaplaynz,e) Inm aks deeri 1000 W/m2 olduu durum iin direncin ular arasndaki

voltaj hesaplaynz.


106/178

Fotovoltaik Hcre Parametreleri : Ksa Devre Akm

Ksa devre akm,ISCile gsterilir.

Ksa devre akm, ekilde grld gibi, devreninkutuplar ksa devre edildiinde llen akmdr.

Her gne nm aks iin farkl ksa devre akmsz konusudur.

Ksa devre akmnda pilin ular arasndaki voltaj(gerilim) sfrdr.

V= 0


107/178

Fotovoltaik Hcre Parametreleri : Ksa Devre Akm

Normal gne nm aks altnda, seri diren RSok kktr ve pratik amalolarak hesaplamalarda ihmal edilebilir. Bylece ksa devre akm aadaki gibisadeleir:

RS= 0

Sonu olarak; ksa devre akm, gne nm aksna bal olan fotovoltaik akma(fotoakma) eittir.

Bu durum (ISC=IP), fotovoltaik hcre tasarmnda kullanlan en nemli prensiptir.

Fotovoltaik hcreyi ksa devre akmna yakn bir akmda altrarak, hcrenin zerineden gne nm aks ile doru orantl olan akm llebilir.


108/178

Fotovoltaik Hcre Parametreleri : Ak Devre Gerilimi

Ak devre gerilimi, VOCile gsterilir.

Ak devre gerilimi, ekilde grld gibi,devreden geen akm sfra eitken, fotovoltaikhcrenin kutuplar arasnda okunan gerilimdir.

Her gne nm aks iin farkl ksa devre akmsz konusudur.

I= 0

1 / Rsh 0


109/178

Fotovoltaik Hcre Parametreleri : Maksimum GNoktas (MPP)

Vmax

Imax

Pmax

MPP

P = V . I

Maksimum g noktas belirli bir gne nm aks altnda, fotovoltaik hcrenin I-Vkarakteristik erisi zerindeki, akm ve gerilim deerleri arpmnn (yani gcn)maksimum olduu noktadr.

Yke aktarlan g , ykn direncine baldr ve fotovoltaik hcre MPP dnda biryerde alyor ise yke maksimum g aktarm gereklemez.


110/178

Fotovoltaik Hcre Parametreleri :Dolgu Faktr (FF )

Fotovoltaik hcrenin dolgu faktr, maksimum gcn ksa devre akm ile akdevre gerilimi arpmna orandr:

VOC

ISC

Imax

Vmax

Buna bal olarak sistemden eldeedilecek g de ak-devre gerilimle(Voc) , ksa-devre akm (Isc) ve dolgufaktrnn (FF) arpmna eittir.

Dolgu faktr, seri ve paralel direnlerden etkilenir.

Dolgu faktr iin tipik deerler FF= 0.70.8 civardr.

Kaliteli fotovoltaik hcreler iin dolgu faktr FF 0.7 deerler alr.


111/178

Fotovoltaik Hcre Parametreleri : Seri Diren

Fotovoltaik hcredeki seri diren Rs, fotovoltaik hcre ierisindeki omikkayplardan oluur.

Seri diren, fotovoltaik hcre ile yk arasnda seri bir ekilde yer alr.

Seri direncin deeri ok kktr ve (10 mohm civarlarnda) ve hesaplamalardaihmal edilebilir.


112/178

Fotovoltaik Hcre Parametreleri : Seri Diren

Seri diren, fotovoltaik hcrenin I-V erisi zerinde, ak devre gerilimi ilemaksimum g noktas arasnda kalan blgenin karakteristiini etkileyen birhcre parametresidir.

Fotovoltaik hcrenin seri direnci artmas neticesinde, ekilde de grld gibi,

IV erisi altnda kalan alan (yani dolgu faktr, FF) azalr ve buna bal olarakda fotovoltaik modlden elde edilen k gc der.

Fotovoltaik hcre eskidike seri direnci artar.


113/178

Fotovoltaik Hcre Parametreleri : Paralel (nt) Diren

Fotovoltaik hcrenin paralel direnci Rsh, fotovoltaik hcrenin kutuplararasndaki sznt akmlar sonucu oluur.

Paralel direncin deeri ok byktr (100 ohm civar).


114/178

Fotovoltaik Hcre Parametreleri : Paralel (nt) Diren

Paralel diren bir fotovoltaik hcrenininI-V erisi zerinde, ksa devre akm ilemaksimum g noktas arasndaki blgenin karakteristiini etkileyen bir hcreparametresidir.

Fotovoltaik hcrenin paralel (nt) direncinin azalmas , ekilde de grldgibi, I-V erisi altnda kalan alan (yani dolgu faktr, FF) azaltr ve buna balolarak da , fotovoltaik modlden elde edilen k gc azalr.

Fotovoltaik hcre eskidike paralel diren azalr ve bunun sonucu olarak dasznt akmlar artarve dolgu faktr azalr.


115/178

Fotovoltaik Hcre Parametreleri : Scaklk Deiimleri

Fotovoltaik hcreler kavak (eklem/Junction) scaklndan etkilenirler.

Scaklk arttka potansiyel fark azalr ve bunun sonucu olarak da kk ak

devre voltaj oluur.

Silikon bir fotovoltaik hcredeki potansiyel fark 2.3 mV/oC dir.

Fotovoltaik hcre akmnn scaklkla deiimim ihmal edilir.

G, gerilim ve akm arpmna eit (P = V. I) olduuna gre, fotovoltaik hcre

scakl dtke g artar.

Fotovoltaik hcrenin rengi koyu oluu iin ok gne emer, bu nedenle,

fotovoltaik hcrenin kavak (eklem/Junction) blgesindeki scaklk evre

scaklndan yksektir.

Souk bir fotovoltaik hcre daha yksek bir gerilim oluturur.


116/178


Scaklk arttka potansiyel fark azalr ve bunun sonucu olarak da kk akdevre voltaj oluur.

Fotovoltaik hcre akmnn scaklkla deiimi ihmal edilir.


117/178


G, gerilim ve akm arpmna eit (P = V. I) olduuna gre, fotovoltaik hcrescakl dtke g artar.

Scaklk artyor


118/178

Fotovoltaik Hcre Parametreleri : Scaklk Kontrol


119/178


120/178

Fotovoltaik Hcre Verimi: Enerji Verimi

Enerji verimi, fotovoltaik hcre tarafndan retilebilecek teorik gcn, hcreyzeyine gelen nm enerjisine oran olarak ifade edilir.

Herhangi bir iletme koulunda bir fotovoltaik hcrenin retebilecei teorik g,

ekilde grld gibi ksa devre akm ve ak devre voltaj ile snrlanandikdrtgensel blgenin alanna eittir.

ISC : Ksa devre akm (A)

VOC : Ak devre gerilimi (V)

G: Inm enerjisi (W/m2)

A : Fotovoltaik hcreyzey alan, m2)

Fotovoltaik hcre iinenerji verimi


121/178

Fotovoltaik Hcre Verimi: G - Dnm Verimi

G dnm verimi, ekil de grld gibi seri ve ntdiren etkilerini dikkatealacak ekilde, bir fotovoltaik hcreye ait erisi altnda kalan alann, hcreyzeyine gelen nm enerjisine oranile belirlenir.

Fotovoltaik hcre iinG dnm verimi


122/178

Fotovoltaik hcrelerin verimleri, belirli standart koullar altnda testler yaplarakortaya konur.

Fotovoltaik Hcre Verimi

Bu standart koullar:

Karasal Uygulamalar in ASTM G173: 25 Co

AM 1.5 (Zenit As, = 48.2o; AM = 1/cos )

1000 W/m2

Uzay Uygulamalar in ASTM E490: AM 0 (Zenit As, = 0; AM = 1/cos )1367 W/m2

Hcre verimleri yukarda verilen standart koullara gre test edilirken, scakln

hcre verimi zerindeki etkisini ihmal etmek amac ile hcre scakl sabit tutulur.


123/178


Hava koullar, bir fotovoltaik hcrenin retecei g deerini ve dolaysyla daverimini nemli lde etkiler.


124/178


Gne younluu, bir fotovoltaik hcrenin retecei g deerini ve ayn zamandaverimini nemli lde etkiler.


125/178


Fotovoltaik hcrenin rettii enerji, hava koullarnn yan sra gnele olan asnabal olarak deiir.

Kosins Kural

Gne nm yzeye dik olarak gelmedii durumlarda, yzeye den gne

nm miktar, gne nlar ile yzeyin normali arasnda kalan ann kosinsile orantl olarak azalr.


126/178


Enerji aktarmnn en yksek olabilmesi iin MPP noktasnn izlenmesi gerekir.

MPP


127/178


Hcre veriminietkileyenFaktrler

Atmosferdekat edilen

yolunuzunluu

Gne gelias

Hcremalzemesi

Gne InmYounluu

Gnelenmesresi

Scaklk


128/178



Dr. Osman Turan

Blm 6: Fotovoltaik Hcre eitleriKristal Yapl Hcreler

Mono-Kristal Yapl Silikon HcrePoli-Kristal Yapl Silikon Hcre

nce Filmli HcrelerFleksiblFotovoltaik Hcreler

ok Eklemli HcrelerNano-Fotovoltaik Hcreler


129/178

Fotovoltaik Hcre eitleri

Fotovoltaik teknolojideki gelimelerin asl amac, sadece hcrelerin verimliliiniartrmakdeil, ayn zamanda retim maliyetini de azaltmaktr.

Bylece, fotovoltaik teknolojinin farkl uygulamalarda kullanlmas olana ortayakacaktr.

Mevcut fotovoltaik teknolojide gncel olarak kullanlan drt ana hcre tipibulunmaktadr:

Kristal Yapl Fotovoltaik Hcreler

ncel Filmli Fotovoltaik Hcreler

ok Eklemli Fotovoltaik Hcreler

Nano-Fotovoltaik Hcreler


130/178

Fotovoltaik Hcre eitleri

Gne hcre yzeyine ulanca, hcrenin bir tarafnda bulunan katottabakasndaki uyarc elektronlar, iletkene doru hareket ederek hcrenin diertarafndaki anota arparlar.

Eer anot ile katot birbirine balanrsa elektrik adn verdiimiz elektron ak

salanr. Bu durumda anot ile katot arasna bir amplbalanrsa, amplnyand grlr.


131/178



Tek Kristalli(Mono-kristal)

ok Kristalli(Poli-kristal)

Verimleri yksek

retim Maliyeti Yksek

Verimleri Dkretim Maliyeti Dk

Mono-Kristal

Poli-KristalMono-Kristal

Tane Snrlar


132/178

Kristal Yapl Fotovoltaik Hcreler: Mono-Kristal Si Hcre

Mono-kristal silikon hcre, fotovoltaik hcre retiminde en yaygn kullanlanmalzemelerden biridir.

Mono-kristal silikon hcrelerin retim maliyetleri yksektir. Bu durum poli-kristal

silikon hcrelerin daha yaygn kullanmna neden olmutur. Mono-kristal silikon hcrelerin mrleri uzundur.

Mono-kristal silikon hcrelerin yzeyi siyah veya ak mavi renklidirler.


133/178


Silikonun fotovoltaik hcre teknolojisinde yaygn olarak kullanlmasnn balcanedenleri:

Elektriksel , optik ve yapsal zelliklerinin uzun sre deimemesi

Silikon retim teknolojisinde nemli baarlar salanm olmas

Saf mono-kristal silikon retimi olduka zor, zahmetli ve pahal bir teknolojidir.

Oksijenden sonra dnya zerinde en ok bulunan silikon, en ok kum ve kuvarsbiiminde bulunur.

Kum ierisinde bulunan silikon oran ok yksek olmad iin kullanma uygundeildir.

Kuvars %90n silikondur ve kuvars ilenerek %99 saflkta silika elde edilir.Ardndan, silikandan metalurji kalitesinde silisyum elde edilir.

Bunu izleyen aamada, silisyum saflatrlarak, yar iletken zelliinde poli-kristalsilikon elde edilir.

Yar iletken zellikte ve saf zellikte mono - kristalli silikon elde etmek zere poli-kristal silikon yeniden eritilir, bytlr.

ekirdekler, ok dk hzla ergimi silikon banyosundan ekilerek mono-kristalsilikon elde edilir.


134/178


Kuvars

Silika

Poli-Kristal

Silikon

Mono-KristalSilikon


135/178

Kristal Yapl Fotovoltaik Hcreler: Czochralski Metodu

Mono-kristal malzeme retiminde kullanlan en genel teknik Czochralski Metodudur(CZ Metodu).

Bu teknikte, ekirdek olarak bilinen mono-kristal malzemenin kk bir paras, svfazda olan ayn malzemenin yzeyi ile temas ettirilir ve daha sonra yavaa eriyikten

dar ekilir.

ekirdek yavaa ekildii iin kat ve sv yzeylerarasndaki dzlemler boyunca katlama meydanagelir.

Genelde, kristal eriyikten darya dk bir hzladndrlerek ekilir. Bylece eriyik kartrlarakierisinde daha dzenli scaklk dalm elde

edilmesi salanm olur.

Bor ve fosfor gibi kirlilik atomlarnn belirli birmiktar bytme srasnda eriyik ierisine eklenerekkatklamailemi gerekletirilir.


136/178

Kristal Yapl Fotovoltaik Hcreler: Poli-Kristal Si Hcre

Poli- kristal malzemelerin i yapsnda yer alan tane snrlarnn byklkleri,malzemenin elektriksel, optik ve yapsal zelliklerinin kalitesini etkiler.

Mono-Kristal

Poli-Kristal

Tane Snrlar

Tane snrlar arasndaki sreksizlikler, zellikle elektriksel yk tayclarnaktarlmasnda nemli lde engelleyici rol oynar.

Bu durum, poli-kristal fotovoltaik hcrelerin verimlerinin mono-kristal hcreleregre daha dk olmasna yol aar.

Ancak poli-kristal silikon retim teknolojisi, mono-kristal ile karlatrldnda,daha kolay ve daha az maliyetlidir.

Ticari poli-kristal silikon (pc-Si) fotovoltaik

hcrelerin verimleri %12-15 arasnda deiir.


137/178

Fotovoltaik endstride maliyetleri azaltma ve retim verimin artrma abalar,yeni kristalletirme tekniklerinin gelitirilmesine neden olmutur.

Balangta, silikon maliyeti 340 $/kg iken, Fotovoltaik endstride yaygn olarakpoli-kristal malzeme kullanlmaktayd.

Ancak, zaman ierisine silikon fiyatlar 50 $/kgakadar dmesi ile birlikte, retimverimlerinin poli-kristallere gre %15 orann daha dk olmasna ramen, mono-kristal retim tercih edilir duruma gelmitir.

Kristal Yapl Fotovoltaik Hcreler: Poli-Kristal Si Hcre


138/178

nce Filmli Fotovoltaik Hcreler

Fotovoltaik hcre retiminde kullanlan malzemenin ve iiliin azaltlmas,teknolojinin basitletirilerek maliyetlerinin drlmesine ynelik yaplanaratrma ve gelitirme almalar , yar iletken malzemenin geni yzeylerzerineince bir filmeklindekaplanmasngndemegetirmitir.

ncebir filmyariletkenmalzeme byklkleri1/1031/106mm arasndadeienkatmanlardan oluur.


139/178

nce Filmli Fotovoltaik Hcreler

ncefilmli fotovoltaik hcrelerinverimleri, kristal silikon fotovoltaik hcrelerkadaryksekdeildir.

nce filmli fotovoltaik hcrelerin verimlerinin dk olmasn temel nedeni,kalnlklar ok az olduu iin, hcre kalnlnda daha uzun dalga boylu gne

nlarnnhcretarafndansorulamamasdr.

Mono-Kristal Poli-Kristal nce film

Verim: % 15-23 Verim: % 12-15 Verim: % 8-12

nce filmli fotovoltaik hcrelerinretimlerioldukaucuzdur. Zira, ince film hcreretiminde kullanlan yariletken malzeme, kristal yapl fotovoltaik hcreretimindekullanlannyalnzca%1-2sioranndadr.


140/178

nce Filmli Fotovoltaik Hcreler: FleksiblCIGS Hcreler

nce film teknolojisinde, son yllarda ilgi, CIGS (Bakr ndiyum Galyum Selenid)esasl, metal veya plastik folyo zerindeki fleksiblfotovoltaik hcrelerinzerinekaymtr.

CIGS fleksibl fotovoltaik hcrelerin en nemli avantajlar, verimleri yksek ve

kararllklarnuzun sredevam ettirebilmeleridir.

Bununla birlikte, CIGS fleksibl fotovoltaik hcreler uzaysal nma kartoleranslarnn, yaygn olarak kullanlan Si ve GaAs hcrelerden 2-4 daha fazlaoluunedeniyle, uzay uygulamalarndaoldukanemlibir potansiyele sahiptir.

Yine bu teknolojinin en nemliavantajlarndanbirisi, esnek yaplar sayesinde uygulanacakgeometrinin tam olarak formunu

alabilmeleridir. Dolaysyla geometriyibozmazlar. rnein, uak kanadnauygulanabilirler ve kanadn aerodinamiiniherhangi bir ekildeetkilemez.


141/178

ok Eklemli (Kavakl) Fotovoltaik Hcreler

Tek eklemli fotovoltaik hcrelerin verimleri maksimum %31 dzeylerindedir.

Oysaki, gne nm spektrumu daha etkin bir ekilde kullanlarak verim dahayksekdzeylereekilebilir.

Bu durumu dikkate alan aratrmaclar, ok eklemli fotovoltaik hcre ile ilgilialmalaraynelmilerdir.

ok eklemli fotovoltaik hcreler, farkl yasakbant enerjilerine sahip iki veya daha fazla

hcre birletirilerek oluturulurlar ve farkldalga boylarna sahip fotolarnenerjilerindendaha yksekoranda yaralanlr.


142/178


Gnmzde,okeklemli hcrelerinverimleri %41seviyelerine ulamtr.


143/178


Ancak bu teknolojini en byk dezavantaj maliyetli oluudur. Bu nedenle,gnmzde, bu tip fotovoltaik hcreler daha ok uzay uygulamalarndakullanlmaktadrlar.

Teorik ideal bir fotovoltaik hcre, mor tesi ile kzl tesi nm arasndaki btndalga boylarndaki nmn kk aralklarna duyarl yzlerce farkl katmandanoluabilir.

Bu durumda, %70 gibi olaanstbir verime ulamakmmkndr.

Ancak bu trbir karmakyapdaki fotovoltaik hcreretimindeki zorluklar henzbylebir tasarmmmknklmamtr.


144/178


Nano-fotovoltaik, 21. yzylfotovoltaik teknolojisidir.

Nano-mikro kristal yapl yksek enerji etkin fotovoltaik hcrelerin retiminikapsamaktadr.

Bu teknoloji ile dierfotovoltaik hcreleregre% 8 ile 10 arasndadaha iyi verimli

hcreretimpotansiyeli mevcuttur.


145/178



146/178



Dr. Osman Turan

Blm 7: Fotovoltaik Sistem Tasarm

Fotovoltaik SistemlerOn-Grid Sistemler

Off-Grid Sistemler

Fotovoltaik Sistem BileenleriModlBatarya

DntrcDolum Kontrol Cihaz

Fotovoltaik Sistem Tasarm


147/178

Fotovoltaik Sistemler

Gne enerjisini elektrik enerjisine eviren sistemlere "Fotovoltaik Sistemler"denir.

Fotovoltaik Sistemler

ebeke balantl (on-grid)sistemler

ebekeden bamsz(off-grid) sistemler


148/178

Fotovoltaik Sistemler: On-Grid Sistemler

ebeke Balantl Sistemlerde, kullancnn enerji tketimi, fotovoltaik sisteminrettii enerjiden karlanr. Tketimin retimden fazla olduu durumlardakullanc tketim fazlas enerjiyi ebekeden alr; buna karlk, kullancnntketimiretimindenaz olduu durumlarda ise retim fazlasenerji ile ebeke

beslenir.


149/178

Fotovoltaik Sistemler: On-Grid Sistemler

ebeke balantl (On-Grid) fotovoltaik sistemlerin en gelimii,fotovoltaik elektrik santralleridir.


150/178

Fotovoltaik Sistemler: Off-Grid Sistemler

ebekeden bamsz (off-grid) sistemlerde, fotovoltaik paneller ile retilenelektrik enerjisi aklerdedepolanrve kullancenerji ihtiyacn(gece-gndz)buaklerdensalar. Sistemin kapasitesi, otonomi sresiboyunca (gnetenelektrikretilemediisre)kullancnnihtiyacnkarlayacakekildeboyutlandrlabilir.

ebekeden bamsz (off-grid) sistemlerde, akm ile beslenen bir makine, tesisveya bir konut olabilir.


151/178

Fotovoltaik Sistem Bileenleri

Fotovoltaik sistemlerin tek paras fotovoltaik hcreler, modller ya dadizinler deildir.

Birok uygulamada, retilen fazla elektrii gece kullanabilmek ya dabulutlu gnlerdekullanmak zerebataryalarda depolamak gerekir.

Ev ve iyeri uygulamalarnda ounlukla alternatif akm (AC) kullanlr.Fotovoltaik modllerise doruakm(DC) retir. Bu nedenle DC akmbirdntrc(inverter)ile AC akmadntrlr.

Uygulamaya gredierkontrol ve ara yzdevreleri gerekli olabilir.


152/178

Fotovoltaik Sistem Bileenleri

1

2

3

4

Temel Bileenler

PV Modl

Batarya kontrol nitesi

Batarya

Dntrc (inverter)

1

2

3

4

Yardmc Bileenler

SayaG izleyici

Sigorta

Diyot

Kablo

Montaj malzemeleri


153/178

Fotovoltaik Sistem Bileenleri : PV Modl

Tek bir fotovoltaik (PV) hcreninsaladgoldukakktr.

Hcre

Modl

Dizin

Fotovoltaik Sistem

MARSROCK firmasna aitPolycrystalline Silicon Solar Cell 156x156,

verim %17, g 4 W.

Bu nedenle, pratik uygulamalarda daha yksekmiktarlarda gelde edebilmekiinoksaydafotovoltaik hcrebirbirine balanr.

Fotovoltaik hcreler seri, paralel ve kark olmak zere farkl ekildebalanrlar.


154/178

BPSX170B (170 W) SW 280 (280 W) LG270S1C-A3 (270W)



155/178


Seri Balama

n tane zde fotovoltaik hcre seri balanrsa, toplam voltaj tek bir hcreninvoltajnnn katkadar olacaktr.

Toplam akmise, bir hcredengeenakmaeitolacaktr.

Yandaki ekil iki hcre seri balanmasdurumunda I-V karakteristiinde meydanagelen deiimigstermektedir.


156/178


Paralel Balama

m tane zde fotovoltaik hcre paralel balanrsa,toplam akm tek bir hcreden geen akmn m katkadar olacaktr.

Toplam gerilim ise, bir hcreningerilimine eitolacaktr.

Aadakiekiliki hcreseri balanmasdurumunda I-Vkarakteristiinde meydana gelen deiimigstermektedir.


157/178


KarkBalama

n tane zde fotovoltaik hcre seri, m tanezde fotovoltaik hcre paralel balanrsa,toplam voltaj tek bir hcrenin voltajnn n kat

kadar olacaktr.

Toplam akm ise, bir hcredengeenakmnmkatnaeitolacaktr.

Aadaki ekil zde iki hcre karkbalanmas durumunda I-V karakteristiinde meydana gelen deiimigstermektedir.

Kark balama


158/178

Fotovoltaik Sistem Bileenleri : PV Modl:PV Modllerin Balanmas

By-pass diyotlar bir modln arzalolmas durumunda dk direnli bir yol

salamak iin kullanlrlar. Modllereparalel balanrlar.

By-pass diyotlarnn amac, modllerdenbirinin zarar grmesi halinde dizinin gretiminedevam etmesini salamaktr.

By-pass Diyotu

Blok Diyotu

Blok diyotlar,fotovoltaik sistemin kalmad(gece veya glgelenme olduu) zamanlardaakmnbataryadan tekrar modllerednmesiniengelleyerek, bataryann boalmasnn nnegemekamacylakullanlrlar.


159/178

Fotovoltaik Sistem Bileenleri : PV Modl:PV Modl Parametrelerinin Belirlenmesi

Fotovoltaik modl parametreleri, retici firmalar tarafndan, belirli standartkoullar altnda yaplan testler sonucunda belirlenir.

Karasal Uygulamalar in

ASTM G173:

Tcell

= 25 Co


G= 1000 W/m2

Ayrca retici firmalar aadaki koullar altnda ve modln Normal almaScaklndaki (Normal Operating Cell Temperature, NOCT = 4070 oC) modlparametrelerini belirlerler.

Tevre= 20 Co


G= 800 W/m2

Ort. Rzgar hz : 1 m/s


160/178


LG 250 Black Mono X LG250S1C-G2


161/178


Herhangi bir alma koulu altndaki modl parametreleri, retici firmatarafndan verilen standart deerler kullanlarak aadaki gibi belirlenebilir:

Ak Devre Gerilimi


162/178


Ksa Devre Akm

Maksimum G


163/178


164/178


165/178

Fotovoltaik Sistem Bileenleri : Batarya

Fotovoltaik sistemler tarafndan retilen elektrik enerjisi, genellikle istenildiizaman kullanlmak zere depolanr.

Fotovoltaik sistemlerde elektrik enerjisinin depolanmas , zellikle uygunmaliyet/verim oranve yksek evresel geri dnmilikilerine bal olarak, enuygun olarak ak ya da bataryalar ile salanr.

Yksek kapasiteli olmal

Dk maliyetli olmal

Uzun mrl olmal

Kendi kendine boalma yzdesi dk olmal

Bakm gereksinimleri dk olmal

Yksek scakla kar dayankl olmal

Enerji giriinin dzensiz olduu durumlarda

etkin bir ekilde kullanlabilmeli.

Kolay dolum iin, dk i dirence sahip olmal

PV sistemlerde Kullanlacak Bataryalarda stenen Temel zellikler


166/178


Batarya, elektrik enerjisini kimyasal enerji olarak depolayan cihazlardr.

Bir bataryann kapasitesi, o bataryada ne kadar elektrik depolanabilecei ilellr.

Bataryann kapasitesi, ka saat boyunca ne kadar sabit akmn ekilebileceinibelirten, amper-saat (AH) cinsinden llr.

200 AH 10 saat boyunca 20A akm salar C10

200 AH 20 saat boyunca 10A akm salar C20


167/178


PV Sistemlerde KullanlanBatarya Trleri

Kurun-Asit BataryalarNikel-Kadmiyum

Bataryalar

Yeniden arj edilebilir. Yeniden arj edilebilir.

Ucuz ve yksek kapasiteli Pahal ve uzun mrl

PV sistem uygulamalarnbyk ounluunda tercih

edilir.


168/178


Kurun-Asit Bataryalar

Anot (pozitif elektrot): PbO2

Katot (negatif elektrot): Pb

Elektrolit: Seyreltilmi H2SO4 (Slfirikasit)zeltisi

Batarya kullanldka her iki elektrotta SO4(slfat) iyonlarn toplar ve elektrolitaadaki gibi iyonlaarak biraz daha zayf bir asit halini alr.

Batarya kullanldka negatif elektrotta aadaki reaksiyon gerekleir:

Serbest kalan iki elektron ykn zerinden geerek pozitif elektrota ilerler veaadaki kimyasal reaksiyon oluur:


169/178

Fotovoltaik Sistem Bileenleri : Batarya Kontrol nitesi

1

2

3

4

PV Modl


Batarya

Dntrc (inverter)

1

2

3

4

PV sistemlerde batarya kontrol niteleriPV modl ile batarya arasnda kullanlr.

Batarya Kontrol nitesi kullanm sebepleri

Bataryay fazla arjdan korumak

Bataryalar tamamen boalmaktan korumak

Sistem performansn belirlemek

Maksimum g aktarmn salamak

DCDC evrimi


170/178

Fotovoltaik Sistem Bileenleri : Dntrc

1

2

3

4

PV Modl


Batarya

Dntrc (inverter)

1

2

3

4

Dntrc (inverter) temel ilevi,fotovoltaik modl tarafndan retilenDC akm AC akma evirmektir.

OffGrid inverter

OnGrid inverter


171/178


Gnlk elektrik ihtiyac hesab

Batarya kapasitesi hesab

PV modl says hesab

Dntrc boyutu hesab


172/178

Fotovoltaik Sistem Tasarm : Gnlk Elektrik htiyac Hesab

Gnlk elektrik ihtiyac, kullanlacak aletlerin trne ve miktarna baldr.

Gnlk elektrik ihtiyacn hesaplayabilmek iin her aletin g tketiminin vekullanm saatinin bilinmesi gerekir.


173/178

Fotovoltaik Sistem Tasarm : Gnlk Elektrik htiyac Hesab

DC ve AC elektrik tketimini belirlemek zere Tablo 7.2 de gsterildii gibi heraletin gnlk ve haftalk kullanm saatleri ve toplam g gereksinimi belirtilmelidir.

Tablo 7.2. Toplam Elektrik Tketimi Hesaplama izelgesi

DC Elektrik Tketimi AC Elektrik Tketimi

Alet

Miktar

Watt

Saat/gn

Gn/hafta

Wsaat/hafta

Alet

Miktar

Watt

Saat/gn

Gn/hafta

Wsaat/hafta

DC

AC

DC + 1.2 x AC = Toplam (WH/hafta)

12 V ya da 24 V Batarya Voltaj (V)

Toplam (WH/hafta) / Batarya Voltaj = Toplam (AH/hafta)

Toplam (AH/hafta) / 7 = Toplam (AH/gn)


174/178

Fotovoltaik Sistem Tasarm : Batarya Kapasitesi Hesab

Batarya kapasitesini hesaplamak iin gerekli aamalar Tablo 7.3 de verilmitir.

Boalma derinlii batarya trne bal olup, bir emniyet katsaysdr ve genelde 0.5 olarakdikkate alnr.

Batarya scaklk katsays (Tablo 7.4)ortam scaklna baldr.

Batarya scaklk katsays k aylarndadaha yksek deerler alr.

Sistem hem k hem de yaz aylarndaalacak ise, batarya scaklk katsaysortalama deer alnmaldr.

Tablo 7.3. Batarya Kapasitesi Hesaplama izelgesiToplam Elektrik Tketimi B1 (AH/gn)

B2 Bulutlu Gnler (gn)

Boalma Derinlii = 0.5 B3 Boalma Derinlii

Tablo 7.4 B4 Batarya Scaklk Kats.

B5= (B1) x (B2) x (B3) x (B4) B5 Gerekli Batarya Kapasitesi (AH)

B6 Seilen Batarya Kapasitesi (AH)

B7 = (B5)/(B6) B7 Batarya Says


175/178

Fotovoltaik Sistem Tasarm : PV Modl Says Hesab

Gerekli PV modl saysn hesaplamak iin gerekli aamalar Tablo 7.5 de verilmitir.

Batarya arj etme/boalma zamanlarndan dolay %20 lik etkinlik kayb bulunmaktadr. Buyzden amper - saat (AH) hesab 1.2 ile arplr.

Tablo 7.5. PV ModlSaysHesaplama izelgesi

Toplam Elektrik Tketimi C1 (AH/gn)

Etkinlik Kayb = 1.2 C2 Etkinlik Kayb

C3 Ort. Etkili Gne Saati (gn/H)

C4 Bir PV Modln Etkili Amperi (A)

C5 = (C1) x (C2) x (C3) / (C4) C5 Toplam ModlSays


176/178

Fotovoltaik Sistem Tasarm : Dntrc Hesab

Gerekli dntrc (inverter) kapasitesini hesaplamak iin gerekli aamalar Tablo 7.6 deverilmitir.

Dntrc kayb genelde %20 olarak dikkate alnr.

Tablo 7.6. DntrcKapasitesi Hesaplama izelgesi

Toplam AC Elektrik Tketimi D1 W

Dntrc Kayb = 1.2 D2 Dntrc Kayb

D3 = (D1) x (D2) D3 Dntrc Kapasitesi (W)


177/178


rnek 7.2

Kk bir kulbe iin fotovoltaik bir sistem tasarlanacaktr. Kullanlacak aletler vekullanm sreleri aadaki tabloda verilmitir. Sadece AC aletlerin kullanlacan

varsaynz.


178/178

Alet

Miktar

Watt

Saat/gn

Gn/hafta

Wsaat/hafta

Alet

Miktar

Watt

Saat/gn

Gn/hafta

Wsaat/hafta

Lamba 3 11 3 4 396

Lamba 2 15 2 5 300

TV 1 40 4 2 320

PC 1 120 5 3 1800

DC AC 2816

DC + 1.2 x AC = 3379.2

12

Toplam (WH/hafta) / Batarya Voltaj = 281.6

Toplam (AH/hafta) / 7 = 40.229

Toplam (AH/hafta)

Toplam (AH/gn)

12 V ya da 24 V

Tablo 7.2. Toplam Elektrik Tketimi Hesaplama izelgesi

DC Elektrik Tketimi AC Elektrik Tketimi

Toplam (WH/hafta)

Batarya Voltaj (V)

fotovoltaik teknoloji ders notu

Documents