Fotovoltaik Enerji Üretiminin İlke ve Üretim Süreci

Fotovoltaik enerji üretiminin temel prensibi, yarı iletkenlerin fotoelektrik etkisinde yatar.

Fotonlar bir metal yüzeye çarptığında, enerjileri metaldeki belirli bir elektron tarafından tamamen emilebilir. Eğer elektron tarafından emilen enerji, metalin iç çekimsel işini aşmaya yeterliyse, elektron metal yüzeyinden kaçacak ve bir fotoelektron haline gelecektir.Bir silisyum atomunun 4 değerlik elektronu vardır. Saf silisyum, 5 değerlik elektronuna sahip atomlarla (örneğin fosfor atomları) katkılandığında, bir N-tipi yarı iletken olur; saf silisyum, 3 değerlik elektronuna sahip atomlarla (örneğin bor atomları) katkılandığında ise bir P-tipi yarı iletken

oluşur. P-tipi ve N-tipi yarı iletkenler birleştirildiğinde, temas arayüzünde bir potansiyel fark oluşur ve bu, bir güneş hücresinin temelini oluşturur. Güneş ışığı P-N bağlantısını aydınlattığında, delikler P bölgesinden N bölgesine hareket ederken, elektronlar N bölgesinden P bölgesine hareket eder ve böylece bir elektrik akımı üretilir.

Fotoelektrik etki, ışık ışınımının, homojen olmayan bir yarı iletkenin farklı kısımları arasında veya bir yarı iletken ile bir metal arasında bir potansiyel farka neden olduğu olguyu ifade eder. İki ana süreç içerir: ilk olarak, fotonların (ışık dalgaları) elektronlara dönüşümü, yani ışık enerjisinin elektrik enerjisine dönüşümü; ikinci olarak, bir voltajın oluşumu.

Çok kristalli silisyum, işlenecek silisyum gofretleri üretmek için külçe döküm, külçe kırma ve dilimleme gibi süreçlerden geçer. Bu silisyum gofretler daha sonra P-N bağlantıları oluşturmak için eser miktarda bor, fosfor ve diğer elementlerle katkılanır ve difüze edilir. Ardından, ızgara çizgileri oluşturmak için hassas bir şekilde hazırlanmış bir gümüş macun silisyum gofretlere serigrafi baskı ile uygulanır. Sinterlemeden sonra, arka elektrotlar eş zamanlı olarak üretilir ve ızgara çizgileri olan yüzeye bir yansıma önleyici kaplama uygulanır—böylece güneş hücrelerinin üretimi tamamlanır.Güneş hücreleri, büyük devre kartları oluşturan güneş hücresi modüllerinde düzenlenir ve birleştirilir. Tipik olarak, her modülün çevresi bir alüminyum çerçeve ile kapatılır, ön tarafı camla kaplanır ve arka tarafa elektrotlar takılır. Bu hücre modüllerinin diğer yardımcı ekipmanlarla entegre edilmesiyle eksiksiz bir fotovoltaik enerji üretim sistemi monte edilebilir. Doğru akımı (DC) alternatif akıma (AC) dönüştürmek için bir güç invertörü

takılmalıdır. Üretilen elektrik ya bataryalarda depolanabilir ya da kamu elektrik şebekesine beslenebilir.