22 Ocak 2024

SİLİKON HAZIRLIĞI

   Bu yazıda güneş hücresi üretim süreçlerinden biri olan silikon hazırlığını okuyacaksınız. İlk adım silikon saflaştırma ile başlar.

Silikon Saflaştırma:
  Silikon saflaştırma işlemi, genellikle Siemens süreci olarak bilinen bir yöntemle gerçekleştirilir. Bu işlem, silisyum dioksit (SiO2) içeren silika cevherinden silikonun saflaştırılmasını içerir. İşte silikon saflaştırma sürecinin temel adımları:

• Silika Hazırlığı:

  • İlk adım, silika (SiO2) cevherinin hazırlanmasıdır. Bu cevher genellikle kuvars, kum veya çakıl gibi doğal kaynaklardan elde edilir.

• Karbotermik Redüksiyon:

  • Silika cevheri, karbon (genellikle kok) ile karbotermik redüksiyon reaksiyonuna tabi tutulur. Bu adımda, aşağıdaki reaksiyon gerçekleşir:

  • SiO2+2C→Si+2CO

• Çift Karbotermik Redüksiyon (Sıvı Faz):

  • Karbotermik redüksiyonun ardından elde edilen silikon, sıvı fazda daha fazla saflaştırma için bir başka karbotermik redüksiyon adımına tabi tutulur. Bu aşamada, çeşitli katkı maddeleri eklenerek saflık artırılır.

• Silikon Eritme ve Kristalleşme:

  • Elde edilen sıvı silikon, yüksek sıcaklıklarda eritilir. Eritilen silikon, istenen kristal yapısına ulaşması için kontrollü bir şekilde soğutulur. Bu süreç, tek kristal, çok kristal veya polikristal silikon üretimine yönelik olabilir.

• Çekme Yöntemi:

  • Eritilmiş silikon, genellikle bir çekme yöntemi kullanılarak istenen formu alır. Bu yöntemde, silikon çekme çubuklarına dönüştürülerek silikon çubuklar elde edilir.

   Bu adımlar, genel olarak silikonun saflaştırılma sürecini anlatır. Her adımda, kimyasal reaksiyonlar ve kontrol mekanizmaları kullanılarak silikonun saflığı artırılır ve son ürün elde edilir. Silikonun saflaştırılması, güneş hücreleri ve diğer elektronik uygulamalarda kullanılan silikon wafers'ın üretiminde kritik bir aşamadır.

   Silikonun p-tipi (pozitif tip) ve n-tipi (negatif tip) yapılmasını içeren işlemler, dopant adı verilen belirli atomlar ekleyerek gerçekleştirilir. Bu işlem, pn birleşimini oluşturarak güneş hücrelerinin ve diğer yarıiletken cihazların çalışma prensiplerini sağlar. İşte bu sürecin bilimsel açıklaması:

P-Tipi Silikon Yapma Süreci:

• Silikon Hazırlığı:

  • İlk aşama, silikonun hazırlanmasıdır. Bu genellikle saflaştırılmış silikon çubukları veya silikon wafers kullanılarak yapılır.

• Bor Dopant Eklenmesi:

  • P-tipi silikon yapmak için, silikona bor atomları eklenir. Bor, silikon kristal yapısında dört bağ yapabilen üç değerlikli bir elementtir. Bu, silikon kristal yapısına eklenen bor atomlarının silikonun dört değerlikli yapısına uygun bir şekilde entegre olmasını sağlar.

• Yüksek Sıcaklık İşlemi (Diffüzyon):

  • Silikon, yüksek sıcaklıklarda (genellikle 800-1200°C arası) bir fırında işleme tabi tutulur. Bu işlem, dopant bor atomlarının silikon kristal yapısına difüzyonunu sağlar, yani bor atomları silikon kristali içine dağılır. Bu, p-tipi silikonun oluşmasına yol açar.

• İnceltme ve Düzleştirme:

  • Elde edilen p-tipi silikon, istenilen kalınlığa getirilir ve düzleştirilir. Bu adım, sonraki işlemlerde kullanılacak olan silikon wafer'ın şeklini ve özelliklerini belirler.

N-Tipi Silikon Yapma Süreci:

• Silikon Hazırlığı:

  • Yine ilk aşama, silikonun hazırlanmasıdır. Bu kez, saflaştırılmış silikon çubukları veya silikon wafers kullanılır.

• Fosfor Dopant Eklenmesi:

  • N-tipi silikon yapmak için, silikona fosfor atomları eklenir. Fosfor, silikon kristal yapısında beş bağ yapabilen beş değerlikli bir elementtir. Bu, fosfor atomlarının silikonun dört değerlikli yapısına entegre olmasını sağlar.

• Yüksek Sıcaklık İşlemi (Diffüzyon):

  • Silikon, yüksek sıcaklıklarda (genellikle 800-1200°C arası) bir fırında işleme tabi tutulur. Bu işlem, dopant fosfor atomlarının silikon kristal yapısına difüzyonunu sağlar, yani fosfor atomları silikon kristali içine dağılır. Bu, n-tipi silikonun oluşmasına yol açar.

• İnceltme ve Düzleştirme:

  • Elde edilen n-tipi silikon, istenilen kalınlığa getirilir ve düzleştirilir.

   Bu adımlar, p-tipi ve n-tipi silikonun yapılması için kullanılan temel süreçleri içerir. Bu silikon tip ve wafer'lar daha sonra güneş hücreleri ve diğer yarıiletken cihazların üretiminde kullanılır.

   Silikonun çekme yöntemi, özellikle silikon wafers (silikon dilimleri) üretiminde kullanılan bir süreçtir. Bu süreç, eritilmiş silikonun kristalleşmesini ve çekilmesini içerir. 

   Silikon Çekme Yöntemi:

• Eritme ve Kristalleşme:

  • Silikon, yüksek sıcaklıklarda (genellikle 1420°C civarı) eritilir. Bu eritilmiş silikon, belirli bir kristal yapısına ulaşması için kontrol edilerek soğutulur. Bu adım, silikonun tek kristal, çok kristal veya polikristal formda olmasını sağlar.

• Seed (Tohum) Kristali Eklenmesi:

  • Eritilmiş silikon, genellikle bir "tohum" kristali ile temas ettirilir. Bu, tohum kristalinin üzerindeki silikon atomlarının, eritilmiş silikonun iç yapısına entegre olmasına neden olur. Tohum kristali, istenilen kristal yapısını belirler.

• Çekme İşlemi:

  • Eritilmiş ve kristalleşmiş silikon, bir çekme çubuğu (pulling rod) veya tamburun ucundan çekilir. Bu çekme, kristalli silikonun bir "wire" (iplik) veya "rod" (çubuk) formunu almasını sağlar.

• Işıma (Doping):

  • Elde edilen silikon wire veya rod, genellikle bir doping (katkı maddesi eklenmesi) sürecine tabi tutulur. P-tipi ve n-tipi silikon yapmak için belirli dopantlar (bor veya fosfor gibi) eklenir. Bu adım, silikonun yarıiletken özelliklerini belirler.

• Silikon Kesimi:

  • Elde edilen silikon wire veya rod, belirli uzunluklarda kesilir ve istenilen kalınlıkta silikon wafers elde edilir. Bu wafers, güneş hücreleri ve diğer yarıiletken cihazların üretiminde kullanılır.

   Bu adımlar, silikon çekme yönteminin temelini oluşturur ve silikon wafers'ın üretimi için yaygın olarak kullanılan bir süreçtir. Bu süreç, silikonun belirli bir kristal yapısına sahip olmasını sağlar, bu da güneş hücreleri ve diğer yarıiletken cihazlar için önemlidir.

22 Ocak 2024

BOYA DUYARLI GÜNEŞ HÜCRELERİ

BOYA DUYARLI GÜNEŞ HÜCRESİ VE ÜRETİM SÜRECİ:

   DSSC, "Dye-Sensitized Solar Cell" ifadesinin kısaltmasıdır ve Türkçe'de "Boya Duyarlı Güneş Hücresi" olarak adlandırılır. DSSC'ler, geleneksel silikon tabanlı güneş hücrelerine alternatif olarak geliştirilmiş bir fotovoltaik teknolojisidir. Bu hücreler, özel bir boya (sensitizer) tabakası kullanarak güneş ışığını elektrik enerjisine dönüştürmeyi amaçlar.
  Üretim süreci şu adımları içerebilir:

• Substrat Hazırlığı: İlk adım, iletken bir substratın hazırlanmasıdır. Genellikle cam veya esnek plastik malzemeler kullanılır.

• Elektrot Kaplaması: Substrat, iletken bir tabaka ile kaplanır. Bu genellikle ince bir metal filmi veya FTO (florine-tin oksit) kaplaması olabilir.

• Sensitizasyon: Substrat, sensitizer adı verilen boya duyarlı madde ile kaplanır. Bu madde genellikle organik bir boya veya perovskit malzemesi olabilir. DSSC'nin temel özelliği sensitizerın güneş ışığını elektrik enerjisine çevirmesidir.

• Elektrolit Doldurma: Sensitize edilmiş tabaka, bir elektrolit çözeltisi ile kaplanır. Elektrolit, sensitizer tarafından yakalanan enerjiyi taşır ve elektriksel akımı oluşturur.

• Karşı Elektrot Uygulaması: Elektrolit tabakası üzerine, genellikle platin veya karbon bazlı bir elektrot uygulanır. Bu elektrot, elektronların döngüyü tamamlayarak dış devreye aktarılmasını sağlar.

• Modülasyon ve Koruma: Üretilen güneş hücresi modüle dönüştürülerek koruma katmanları eklenir. Bu adım, hücrenin çevresel etkilere karşı dayanıklılığını artırır.

   Bu süreç, boyaya duyarlı güneş hücrelerinin temel üretim aşamalarını içermektedir. Ancak, her üretici farklı teknikler kullanabilir ve süreçteki bazı detaylar değişebilir.

DSSC'NİN ÇALIŞMA PRENSİBİ:

   Boya duyarlı güneş hücreleri (DSSC), güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştürmek için özel bir çalışma prensibine dayanır. İşte bu prensibin temel adımları:

• Fotonların Absorbe Edilmesi: DSSC'de kullanılan sensitizer adı verilen bir boya veya perovskit madde, güneş ışığını emebilir. Bu sensitizer, güneş ışığını alarak içerisindeki elektronları uyarır.

• Elektronların Serbest Bırakılması: Güneş ışığı tarafından uyarılan elektronlar sensitizer molekülünden serbest bırakılır. Bu serbest bırakılan elektronlar, sensitizerın iç yapısındaki enerji seviyelerinden çıkarak serbest hale gelir.

• Elektronların Taşınması: Serbest bırakılan elektronlar, sensitizer tabakasındaki iletkene (iletken substrata) hareket eder. Bu aşamada, elektrolit tabakasındaki iyonlar da hareket eder ve sensitizerın kaybettiği elektronları doldurarak dengeyi sağlar.

• Elektronların Toplanması: İletken tabaka üzerindeki elektronlar, elektron akışını toplamak ve dış devreye aktarmak üzere bir elektrot (genellikle platin veya karbon bazlı) üzerine yönlendirilir. Bu elektron akışı, dış devrede bir elektrik akımı oluşturur.

• Elektrolit İyonlarının Dönmesi: Elektronların sensitizer tabakasından dış devreye doğru hareket etmesi, aynı zamanda elektrolit tabakasındaki iyonların da dönmesine neden olur. Bu iyonlar, serbest bırakılan elektronları doldurarak devreyi kapatır ve bir denge oluşturur.

   Bu süreç, güneş ışığının sensitizer tabakası tarafından emilip serbest bırakılan elektronlar aracılığıyla bir elektrik akımına dönüştürüldüğü temel prensibi içerir. DSSC'nin avantajları arasında düşük maliyet, esnek substrat kullanabilme yeteneği ve düşük ışık koşullarında etkinliği bulunmaktadır.

AVANTAJLARI:
  DSSC'lerin avantajları arasında düşük üretim maliyetleri, yüksek hücre verimliliği, düşük ışık koşullarında etkin çalışma ve esnek substrat kullanma yeteneği bulunmaktadır. Bu özellikler, özellikle taşınabilir elektronik cihazlar ve enerji toplama uygulamaları için potansiyel avantajlar sunmaktadır.

26 Ekim 2023

Modül Devre Tasarımı Hesaplama

23 Ekim 2023

FOTOVOLTAİK HÜCRE NASIL ÜRETİLİR? (TEMEL BİLGİ)

   Fotovoltaik hücrelerin (PV hücreler) üretimi oldukça karmaşık ve teknik bir süreçtir. Fotovoltaik hücrelerin üretimini anlatan adımlar şöyle sıralabiliriz:

•    Silikon Hazırlama: PV hücrelerin ana malzemesi genellikle silikondur. Silikon levhaların üretimi için silikon cevheri rafine edilir ve yüksek saflıkta silikon çubuklar veya silikon wafers (silikon kesilmiş diskler) oluşturulur. Bu saf silikonun kristal yapıları seçilen hücre tipine bağlı olarak tek kristal, çok kristal veya amorf olabilir.

•    Silikon Kesimi: Silikon wafers, ince diskler halinde kesilir. Tek kristal hücreler için büyük ve tek bir kristal düzlemine sahip wafers kullanılırken, çok kristal ve amorf hücreler için daha küçük kristal yapılara sahip wafers kullanılır.

•    Temel İşlemler: Kesilmiş wafers, yüzeylerinin temizlenmesi, pürüzsüzleştirilmesi ve gerektiğinde spesifik elektriksel özellikler kazandırılması için çeşitli kimyasal işlemlerden geçer.

•    P-N Birleşimi Oluşturma: Hücrenin temel işlevi P-N birleşimi oluşturmaktır. Bu, yarıiletken malzemenin bir tarafının P-tipi (pozitif) ve diğer tarafının N-tipi (negatif) hale getirilmesini içerir. Bu işlem, bor ve fosfor gibi katkı maddeleri kullanarak gerçekleştirilir.

•    Kaplama Uygulamaları: Üzerine çeşitli ince film kaplamaları uygulanır. Bu kaplamalar, hücrenin yüzeyini düzeltmek ve güneş ışığını daha iyi yakalamak için kullanılır. Genellikle antirefleks kaplamaları ve elektriksel kontak kaplamaları içerirler.

•    Elektrotlar ve Kontaklar: Elektrik akımını toplamak ve hücrenin dış devresine iletmek için hücrenin üst ve alt kısmına metal elektrotlar eklenir. Bu elektrotlar genellikle gümüş veya aluminyumdan yapılır.

•    Üretim ve Montaj: Tek hücreler daha sonra daha büyük fotovoltaik modüller oluşturmak için bir araya getirilir. Modüller, metal bir çerçeve içinde monte edilir ve cam veya başka bir malzeme ile kaplanır.

•    Test ve Kalite Kontrol: Her hücre ve modül, kalite kontrol testlerinden geçirilir. Bu testler, hücrelerin ve modüllerin elektriksel performansını, dayanıklılığını ve güneş ışığına karşı hassasiyetini değerlendirir.

•    Ambalaj ve Dağıtım: Üretilen modüller ambalanır ve çeşitli pazarlara dağıtılır.

   Fotovoltaik hücrelerin üretimi, yüksek hassasiyet ve temiz ortam gerektiren bir işlemdir. Bu nedenle bu üretim süreci, özel laboratuvarlar ve fabrikalarda gerçekleştirilir. Hücrelerin tasarımı ve üretim süreçleri, sürekli olarak geliştirilmekte ve yeniliklerle verimliliği artırma çabaları devam etmektedir. PV hücreler, güneş enerjisi üretiminin temel bileşenleridir ve temiz ve sürdürülebilir bir enerji kaynağının kullanılmasına katkıda bulunurlar.    

17 Ekim 2023

GÜNEŞ PANELİ NASIL ELEKTRİK ÜRETİR ? (TEMEL BİLGİ)

   Güneş panelleri, güneş ışığını elektrik enerjisine dönüştüren fotovoltaik (PV) hücrelerden oluşur. Bu hücreler genellikle silikon gibi yarıiletken malzemelerden yapılır. İşte güneş panellerinin elektrik üretme süreci:

• Işıma: Güneş panelleri, güneşten gelen ışığı yakalar. Güneş ışığı, ışık parçacıkları veya fotonda taşınan enerjiyi temsil eder.

• Elektron Serbest Bırakma: Güneş ışığı panellerin yüzeyine çarptığında, ışık enerjisi fotovoltaik hücrelerdeki elektronları uyarır. Bu, içindeki elektronları enerji seviyelerini değiştirerek serbest bırakır.

• Elektrik Akımı Oluşturma: Serbest bırakılan elektronlar, bir elektrik devresi içinde hareket eder. Bu hareket, elektronların bir yönde hareket etmeleri nedeniyle bir elektrik akımı oluşturur. Bu akım, güneş panellerinden elde edilen elektrik enerjisini temsil eder.

• DC Elektrik Üretme: Güneş panelleri doğru akım (DC) elektrik üretir. Bu elektrik türü, elektronların tek bir yönde akmasıyla karakterize edilir. Bu nedenle güneş panellerinden gelen elektrik, cihazlarınıza veya bir aküye doğrudan kullanım veya depolama için uygun değildir.

• İnvertör Kullanımı: Güneş panellerinden gelen DC elektriği kullanabileceğiniz birçok uygulama ve cihaz AC (alternatif akım) elektrik kullanır. Bu nedenle, bir invertör, DC elektriği AC elektriğe dönüştürmek için kullanılır. Evlerdeki elektrik prizlerine veya şebekeye bağlanan cihazlar için bu dönüşüm gereklidir.

• Elektrik Kullanımı veya Depolama: İnvertör, güneş panellerinden gelen enerjiyi şebekeye veya evinizdeki elektrik sistemine besler. Bu enerjiyi anında kullanabilirsiniz veya bir batarya sistemi kullanarak enerjiyi depolayabilirsiniz. Bu depolama, geceleri veya bulutlu günlerde güneş enerjisinin kullanılabilir olmasını sağlar.

   Güneş panelleri, çevre dostu ve sürdürülebilir bir enerji kaynağıdır, çünkü güneşten gelen ışık kaynağı sınırsızdır ve karbon emisyonlarına neden olmaz. Bu nedenle güneş enerjisi, enerji üretiminde temiz bir alternatif olarak önemli bir rol oynamaktadır.