Elektrik enerjisi üretiminde fotovoltaik cihazların verimliliklerine değişken parametre etkilerinin analitik incelenmesi

Foto-voltaik sistemler, diğer sistemlere oranla üretim maliyeti düşük olan, ara malzemeye ihtiyaç duymadan güneşten aldığı ışığı doğru akıma çevirerek elektrik enerjisi elde etmemizi sağlayan sistemlerdir. Günümüzde enerjinin maliyeti ve önemi göz önüne alındığında yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olan güneş enerjisinden elektrik elde etme yöntemi oldukça kullanışlı bir yöntem olacaktır. Güneş pili foto-voltaik sistemlerin en temel halidir. Foto-voltaik sistemlerin veriminin arttırılmasını sağlamak için güneş pilinin verimini arttırmamız gerekmektedir. Teorik çalışma deneysel çalışmanın zaman ve maliyet açısından daha uygun bir şekilde planlama yapılmasını sağlar. Teorik olarak yapılan çalışmalarda güneş pilinin üzerine düşen ışık vasıtasıyla oluşturduğu akım ve gerilime bağlı matematiksel ifadesinin analizi yapılabilir. Üretilen bu matematiksel ifade bize güneş pilinin üzerindeki oluşan akım, gerilim ve çıkışından alacağımız güç değerlerinin hangi değişken parametrelere bağlı olduğunu göstermektedir. Güneş pilinin verimine etki eden parametrelerin değişimine bağlı olarak oluşan sonuç gözlemlenebilir. Güneş pili üzerine düşürülen ışığın şiddeti, sıcaklık ve katkılama yöntemi ile konsantrasyon değerleri değiştirip diğer parametreleri sabit tutup güneş pilinin akım gerilim ve güç gerilim grafiklerini MATLAB benzetim programı ile oluşturduk. Bu grafikler yardımıyla güneş pili üzerindeki doldurma faktörü ve kuantum verimlilik değerlerinin hesaplaması yapıldı. Bunun sonucunda ışık akısı artarsa güneş pili üzerine oluşan kısa devre akımın değeri ile açık kapı voltajının arttığı gözlendi. Bu durumda güneş pilinin çıkışından alınacak güç değerinin ve veriminin arttığını gördük. Bu durum bize foto-voltaik sistemlerin üzerine düşen ışık ve niteliği ile daha verimli çalışacağını gösterdi. Elde edilen bu sonuç daha önceki çalışmalar ile uygun olduğu görülmüştür. Güneş pili verimine etki eden diğer parametre olan sıcaklık değerinin değişimi ve oluşan akım gerilim ve güç gerilim grafikleri incelendi. Yapılan inceleme sonucunda verime etki eden diğer parametreler sabit tutulurken sadece sıcaklık değerini artırdığımızda kısa devre akımındaki küçük artışa karşılık açık kapı gerilimindeki büyük azalma güneş pilinin çıkışından aldığımız güç ve verim değerinde azalma görülmüştür. Bunun sonucunda foto-voltaik sistemlerin sıcaklığın fazla olduğu bölgelerde veriminin düştüğünü söyleyebiliriz. Bu durumun daha önceki çalışmalar ile uyumluluk gösterdiği görülmüştür. Bir diğer parametre olan elektron-hol konsantrasyonunun değişimi ile oluşturduğumuz akım gerilim ve güç gerilim grafikleri incelendi. Yapılan inceleme sonucunda katkılama da ortaya çıkan sonuçların literatür ile uyumlu olduğu görüldü. Güneş pillerinden oluşturulan fotovoltaik panelin üreteceği enerji miktarının tahmin edilmesi ve verimli bir şekilde çalışması nümerik ifadelerin analizi ve simülasyonu oldukça önemlidir. Yaptığımız bu çalışmanın amacı bu alanda yapılacak çalışmalara yol gösterici olması açısından güneş pilinin verimine etki eden parametreleri bir arada inceledik.