Güneş Paneli Çeşitleri ve Kullanım Alanları

Güneş enerjisini çeşitli yöntemler yardımıyla elektriğe dönüştüren ve enerji açığa çıkaran güneş panelleri, 1900’lü yılların başında ve ortalarında kullanılmaya başlanmıştır. İlk kullanılma nedeni, uzay ve araç sistemlerinin ihtiyaç duyduğu ve ileride kullanmak amacıyla depolamayı sağlayacak yapıların geliştirilmesidir. Günümüzde kolaylıkla erişilebilmesi sayesinde, güneş panelleri ihtiyaç duyulduğunda herkes tarafından kullanılabilmektedir.

Güneş panelleri, güneş pili olarak ifade edilen küçük yapıdaki bileşenlerden oluşmaktadır. Bu bileşenler içerisinde, kolaylıkla bulunabilen, element olarak da bilinen yarı iletken silikonlar kullanılır. Paneller arasında kullanılan ve işlemin yapılmasında en büyük katkısı olan kristaller bu silikonlar arasında yer alır. Her silikon adeti, karşısında ve üstünde bulunan diğer silikonlara toplamda dört adet bağla bağlanmıştır. Kullanılan silikonlar N tipi ve P tipi silikon çeşitlerine sahiptir. N tipi silikon modeli, bünyesinde bulunan miktardan daha fazla elektrona sahipken, P tipi silikon modeli ise alan yüzeyinde bir boşluk bulundurur. Bu P ve N tipi silikonların bir araya geldikleri yerlerde elektronlar silikonlar arasında dolaşırlar. Bunun sonucunda bir taraf negatif, diğer taraf da pozitif yük oluşmasını sağlar.

Yarı iletken malzeme olan silikon, burada ışığı elektriğe dönüştürerek “fotovoltaik” etkiyi oluşturur. Yapısında galyum arsenit, kadmiyum tellür ve silisyum gibi inorganik maddeler kullanılmaktadır. Devrelerde yardımcı destekler olarak akümülatör, akü şarj cihazları, destek devreleri kullanılarak sistem hazırlanmaktadır. Bu sistem sayesinde güneşin olmadığı durumlarda da kullanılabilir. İçerisinde yer alan akümülatör sayesinde kapalı havalarda veya akşam karanlığında rahatlıkla kullanabilme imkânı sağlar. Güneş pili sayesinde tüm gün kesintisiz şekilde elektrik enerjisine çevirerek bünyesinde depolar. Gerekli zamanlarda enerji, akümülatörden alınarak kullanılır.

Fransız fizik bilimcisi Edmond’un, malzemelerin bir ışık kaynağında kalmaları sonucu panelleri keşfetme süreci başlamıştır. Panellerin oluşturduğu elektriği keşfetmesiyle de 1839’da ilk kez güneş panelleri bulunmuştur. Fotovoltaik paneller, 1955 tarihlerinde verimlilik açısından şu anki sürecine göre oldukça düşüktü. O yıllarda %5 civarındaki bu değer, günümüzde %17 değerlerine ulaşmıştır. Enerji üreten bu paneller; monokristal, polikristal özellikteki güneş paneli, ince film, esnek (hibrit), bakır levha güneş paneli olmak üzere 5 seçeneğe ayrılır. Bu güneş paneli çeşitleri birbirinden farklı özellikler taşır.

Monokristal Güneş Panelleri

Adında yer alan “mono” ifadesiyle, içerisinde tek bir kristalin kesilip kullanıldığını gösterir. En yüksek verimlilikte çalışan panel olarak öne çıkar. Kristalin yapımında, silisyum maddesi ön plandadır. Silisyum, homojen bir görünümdedir. Tek bir kristalin çalışması, üretimin daha düzenli yapıda olmasını sağlamaktadır.

Monokristal Panellerin Avantajları

● Tek bir yapı ile çalışabilmesi, kapladığı alanın da diğer panellere oranla az olmasını sağlar.

● %20–25 aralıklarında enerji verimliliği sağlamaktadır.

● Çalışılan yüksek sıcaklıklarda bile performansını kaybetmeden korur.

Monokristal Panellerin Kullanım Alanları

● Çatı ve ticari projelerin yüksek enerji ihtiyacını karşılamak amacıyla kullanılır.

● Uzay ve uydu çalışmaları alanlarında da verimli bir şekilde çalıştığı için tercih edilir.

Polikristal Güneş Panelleri

Monokristal panel üretiminde kullanılan tek kristalin aksine, pek çok kristalin bir araya getirilmesiyle üretilir. Silisyum maddesinden üretilmektedir. Daha uygun fiyata sahip polikristal güneş paneli, en çok tercih edilen panellerdendir.

Polikristal Güneş Panellerinin Avantajları

● Üretimi için maliyetin düşük olması bir avantajdır.

● Düşük enerji ile üretime devam edebilir.

● Çevre dostu bir üretim modelidir.

Polikristal Panellerin Kullanım Alanları

● Ev projelerinde

● Arazi çalışmalarında

İnce Film Güneş Panelleri

İnce film özellikteki panellerde hücresel sistem ve yapı aynı alanda üretilir. Hücresel sistem, üst tabaka substratlarında bir araya getirilir ve oluşan bu bağlantıya “monolitik entegrasyon” adı verilir. Esnek hücresel sistem ve yapıları, aynı alanda bir araya getirilirken birleştirilen tabakalardan olan fotoaktif katmanı ve diğer katmanların esnek bir yüzey üzerinde kurulumuyla oluşturulur. Kullanım için amorf silikon, bakır indiyum ve kadmiyum tellür gibi ana malzemeler içermektedir. Özellikle amorf güneş paneli için sağlayacağı verimlilik %13–16 arasında değişmektedir. Bu değerler sonucunda ince film solar panel çeşitleri, verimlilik açısından diğer panellerin altında kalmaktadır. Kullanımından belirli bir zaman sonra verimliliğinde düşüşler yaşanabilir.

İnce Film Güneş Panellerinin Avantajları

● Diğer güneş panellerine kıyasla en ucuz maliyete sahiptir.

● Üretim için ihtiyaç duyduğu enerji daha düşüktür.

● Az enerjiyle maksimum üretimi sağlayabilir.

● Güneş enerjisini depolaması sayesinde kapalı, bulutlu havalarda bile enerji üretimi yapabilir.

● Işığın zayıf geldiği günlerde de çalışabilir.

● Yüksek sıcaklıklara dayanabilir, sıcak iklimlerde tercih edilebilir.

İnce Film Panellerin Kullanım Alanları

● Düşük maliyetli uygulama alanlarında

● Taşınabilir güç kaynaklarında

Kurulum ve Kullanım Notları

Çatı yüzeyine yerleştirilecek güneş panelleri için çatı yönü ve eğim önceden analiz edilerek uygun santraller kullanılabilir. Ancak, erişim kolaylığı bulunmayan bu sistemlerde, temizlik gibi işlemler yapılmayabilir. Yüzey ile bir bütün olarak konumlanması nedeniyle temizlik yapılamamasının yanında, güç verimini artırmak için işlemler de yapılamaz. Ortak yaşam alanı olan evlerin bahçelerine ve garajlarına konulması, düz zemin yüzeyine yerleştirilmediğinden temizlik açısından avantaj sağlar.
Ayrıca güç verimi gerekli durumlarda artırılabilir olduğu için yüksek verimlilikte enerji çalışması yapılabilir. Geniş alanlar için kurulan santrallerde, maliyetinin düşük olması nedeniyle polikristal güneş panelleri tercih edilebilir. Geniş arazilere kurulabilmesiyle yüksek enerji sağlamak için güneşin mevsimsel bazda en çok hangi dönemlerde etkili olduğunun kontrol edilmesi, kurulumun doğru yapılması, kullanılacak malzemelerin doğru seçimi ve kalitesi gibi hususların özenle takip edilmesi gerekir. Arazilerde kullanılan sistemlerin, güneşin en verimli ışığını aldığı zamanları izleyen ve gerekli durumlarda o yöne hareket edebilen sistemlerin kullanımı ile verimlilik artırılabilir.
İzleme özelliğine sahip panellerin tercih edilmesi, enerjinin daha çok depolanmasına olanak sağlar. Ancak ekstra enerji sağlarken arıza riski yüksek olduğundan, cihazların tamiri için harcanacak maliyet fazla olacağı için sabit yönlü panel türleri tercih edilmektedir.
Tarla gibi büyük arazilerde, özellikle büyük sistemlerin inşasında, kuşların göç yolları üzerinde kurulum yapılmamalıdır. Kurulumdan önce değerlendirmeler buna göre yapılmalıdır. Bununla birlikte, toz ve toprak gibi dış etmenlerin sistemde yaratacağı olumsuzlukları en aza indirmek için ekstra koruyucular kullanılmalıdır. Mevsimsel değişikliklerde yaşanabilecek şimşek ve yıldırımdan korumak için sistemler topraklama yönetmeliğine uygun şekilde dizayn edilip yapılmalıdır. Panellerin elektrikle bağlantı sağlayan bölümleri, tüm sistemin kurulumundan sonra yapılmalıdır.