Fotovoltaik panellerde gölge ve toz etkisinin analizi

Bu tez çalışmasında, 5 Watt gücündeki mini fotovoltaik (FV) panellerde tozlanma ve gölgelenme etkisi, dış ortam saha deneyleri ve iç ortam laboratuvar deneyleri ile incelenmiştir. Dış ortam saha deneylerinde, Hacettepe Üniversitesi Güneş Evi bahçesinde 6°-50° aralığında 5 farklı eğim açısında yerleştirilen mini FV paneller, özdeş konumda, elle temizlenmiş ve temizlenmemiş olarak iki gruba ayrılmıştır. Havanın açık ve güneşli olduğu günlerde öğle saatlerinde her bir panel için kısa devre akımı, sıcaklık ve ışınım değerleri ölçülerek ve kısa devre akım değerleri 1000 W/m2 ve 25°C standart test koşullarına göre normalize edilerek, günlük tozlanma ve birikimli tozlanma etkisi incelenmiştir. Günlük tozlanma etkisinde, temizlenmiş panellerin kısa devre akım değerinin temizlenmemiş panellerdekinden fazla olduğu görülmüş ve buradan elle yapılan temizliğin yüzeydeki tozları temizleyerek panel performansını arttırdığı sonucuna varılmıştır. Birikimli tozlanmada, eğim açısı arttıkça tozlanma kaybının azaldığı görülmüştür. Elle temizlemenin yanı sıra, yağmur nedeniyle oluşabilecek doğal temizlemenin de etkisi incelenmiştir. Yağış ile tozlanma kaybının azalması, yağmurun temizleme etkisini göstermesine karşın, bazı yağışlı günlerde tozlanma kaybında meydana gelen artışın yağışın tozu temizlemek yerine toz birikimine neden olması ile açıklanmıştır. İç ortam laboratuvar deneylerinde, yapay tozlanma ve yapay gölgeleme deneyleri yapılmıştır. Yapay tozlanma için, toz haline getirilmiş kırmızı kil, sarı silt toprak ile siltli kum örnekleri kullanılmıştır. Farklı miktarlarda tozlar panel üzerine homojen olarak serpiştirilerek, FV panellerin aydınlatma altında akım-gerilim (I-V) karakteristikleri incelenmiştir. Toz yoğunluğu arttıkça üç farklı tozlanma malzemesi için de gücün azaldığı gözlenmiştir. Deneyler 6°-40° eğim açısı aralığı için gerçekleştirilmiş ve eğim açısı arttıkça panel üzerindeki toz miktarının azaldığı ve artan toz yoğunluğu ile normalize güç değerinin azaldığı gözlenmiştir. Kırmızı kil toprağın su ile karıştırılması sonucu oluşan karışım, panel üzerine püskürtülmüş ve aynı miktardaki kırmızı kil toprağa göre daha fazla güç elde edildiği görülmüştür. Laboratuvar koşullarında gölgelenme etkisinin incelenmesi için karton, pelür ve yağlı kağıt ile homojen gölgelenme ve farklı doğrultularda kısmi gölgelemeler yapılarak panellerin aydınlatma altında I-V karakteristikleri incelenmiştir. Geçirgenliği daha yüksek olan yağlı kağıt ile yapılan gölgelenme koşullarında, karton ve pelür kağıda oranla daha fazla güç değerleri elde edilmiştir. Homojen gölgeleme koşulunda, artan gölgelenme oranı ile I-V, P-V eğrilerinin lineer olarak kaymasına karşın, kısmi gölgelemede köprüleme diyotu içermeyen panel davranışı incelenmiştir.