Güneş Hücresi

Vikipedi, özgür ansiklopedi
Geleneksel bir kristal silisyum güneş hücresi (2005 itibarıyla). Baralardan (daha büyük gümüş renkli şeritler) ve parmaklardan (daha küçük olanlar) yapılan elektrik kontakları silisyum wafer üzerine basılmıştır.
Fotovoltaik hücrenin sembolü.

Güneş pili, Güneş Hücresi, Güneş Gözesi veya fotovoltaik hücre , fiziksel ve kimyasal bir fenomen olan fotovoltaik etki ile ışığın enerjisini doğrudan elektriğe dönüştüren elektrikli bir araçtır.[1] Akım, voltaj veya direnç gibi elektriksel özellikleri ışığa maruz kaldığında değişen bir araç olarak tanımlanabilen bir fotoelektrik hücre formudur. Güneş hücreleri, genellikle halk arasında güneş panelleri ya da modülleri olarak bilinen fotovoltaik cihazların elektriksel yapı taşlarıdır. Genel olarak tek bağlantılı (single junction) silisyum güneş hücresi, yaklaşık 0,5 ila 0,7 voltluk bir maksimum açık devre gerilimi üretebilir.[2]

Güneş hücreleri, kaynağın güneş ışığı veya yapay ışık olmasına bakılmaksızın fotovoltaik olarak tanımlanır. Enerji üretmeye ek olarak, bir fotodetektör (örneğin kızılötesi dedektörler ) olarak, görünür aralığa yakın ışığı veya diğer elektromanyetik radyasyonu algılamak veya ışık yoğunluğunu ölçmek için kullanılabilirler.

Bir fotovoltaik (FV) hücrenin çalışması üç temel özellik gerektirir:

  • Elektron deliği çiftleri veya eksitonlar üreten ışığın soğurulması.
  • Karşıt tipteki yük taşıyıcıların ayrılması.
  • Bu taşıyıcıların harici bir devreye ayrı ayrı çıkarılması.

Güneş hücrelerinin aksine, bir güneş termal güneş kollektörü, doğrudan ısıtma amaçlı kullanılan veya ısıdan dolaylı olarak elektrisel üretimi sağlayan bir sistemi tanımlar. Öte yandan bir "fotoelektrolitik hücre" ( fotoelektrokimyasal hücre ) ya genel olarak akla ilk gelen fotovoltaik hücreyi (Edmond Becquerel tarafından geliştirilenler gibi veya modern boyaya duyarlı güneş hücreleri gibi) ya da sadece güneş ışığı kullanarak suyu doğrudan hidrojen ve oksijene ayıran bir aracı malzemeyi refere eder.

Uygulamalar[değiştir | kaynağı değiştir]

Bir güneş hücresinden bir FV sisteme. Bir fotovoltaik sistemin olası bileşenlerinin şeması

Güneş hücreleri, güneş ışığından elektrik enerjisi üreten güneş modülleri / panelleri yapmak için hammadde olarak kullanılır. Bir güneş paneli, güneş enerjisini kullanarak güneş enerjisi üretir.

Hücreler, Modüller, Paneller ve Sistemler[değiştir | kaynağı değiştir]

Tamamı tek bir düzlemde yönlendirilmiş entegre bir gruptaki birden çok seri ya da paralel bağlı güneş hücresi, bir güneş fotovoltaik güneş paneli veya modülü oluşturur . Fotovoltaik güneş panelleri genellikle güneşe bakan tarafta bir cam tabakaya sahiptir ve bu cam sayesinde yarıiletken güneş hücreleri korunurken saydamlık sayesinde ışığın geçmesi sağlanır. Güneş hücreleri genellikle ek voltaj oluşturacak şekilde seri bağlanır. Hücrelerin paralel bağlanması ise daha yüksek bir akım sağlar.

Bununla birlikte, paralel bağlı hücrelerde oluşacak gölgelenme gibi sorunlar, daha zayıf (daha az aydınlatılmış) paralel dizgiyi (bir dizi bağlı hücre) kapatarak önemli güç kaybına neden olur ve panelin aydınlık tarafındaki hücrelerden kaynaklı ters bias 22 Ocak 2021 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. nedeniyle zarar görmesine neden olabilir.

Modüller, bağımsız MPPT'ler (maksimum güç noktası izleyicileri) kullanılarak veya kullanılmadan yapılabilen, istenen pik DC voltajı ve yükleme akımı kapasitesine sahip bir dizi oluşturmak için veya her bir modüle özgü, modül seviyesinde güç elektroniği (MLPE) birimleri olan veya olmayan mikro çeviriciler veya DC-DC optimize edicilerle birbirine bağlanabilirler. Şönt diyotlar ise, dizilerde gölgelemeden kaynaklı seri/paralel bağlı hücrelerde oluşacak güç kaybını azaltabilir.

Tarih[değiştir | kaynağı değiştir]

Fotovoltaik etki ilk olarak Fransız fizikçi Edmond Becquerel tarafından deneysel olarak gösterildi. 1839'da, 19 yaşındayken, babasının laboratuvarında dünyanın ilk fotovoltaik hücresini inşa etti. Willoughby Smith , Nature'ın 20 Şubat 1873 sayısında ilk olarak "Elektrik Akımının geçişi sırasında Işığın Selenyum Üzerindeki Etkisi" ni tanımladı. 1883'te Charles Fritts , yarı iletken selenyumun bağlantılarını oluşturmak için ince bir altın tabakasıyla kaplanmasıyla ilk katı hal fotovoltaik hücresini imal etti; cihaz yalnızca yaklaşık % 1 verimliydi. Güneş Hücresi tarihçesinin diğer kilometre taşları şunları içermektedir:

  • 1888 - Rus fizikçi Aleksandr Stoletov, Heinrich Hertz tarafından 1887'de keşfedilen dış fotoelektrik etkiye dayanarak ilk hücreyi imal etti [3]
  • 1905 - Albert Einstein, yeni bir kuantum ışık teorisi önerdi ve fotoelektrik etkisini, 1921'de Nobel Fizik Ödülü'nü aldığı dönüm noktası niteliğindeki bir makalede anlattı.[4]
  • 1941 - Vadim Lashkaryov, Cu 2 O ve Ag S proto hücrelerinde p - n- bağlantılarını keşfetti.
  • 1946 - Russell Ohl , transistöre yol açacak gelişmeler dizisi üzerinde çalışırken, modern bağlantı yarı iletken güneş hücresinin [5] patentini aldı.
  • 1948 - Yarıiletkenler Dünyasına Giriş Kurt Lehovec'in, hakemli dergi Physical Review'de fotovoltaik etkiyi ilk açıklayan kişi olabileceğini belirtti .[6][7]
  • 1954 - İlk pratik fotovoltaik hücre, Bell Laboratuvarlarında halka tanıtıldı.[8] Mucitler, Calvin Souther Fuller, Daryl Chapin ve Gerald Pearson'dı.[9]
  • 1957 - Mısırlı mühendis Mohamed M. Atalla, Bell Laboratuvarlarında termal oksidasyonla silisyum yüzey pasivasyonu sürecini geliştirdi.[10][11] Yüzey pasifleştirme süreci o zamandan beri güneş hücresi verimliliği için kritik öneme sahiptir.[12]
  • 1958 - Güneş hücreleri, Vanguard I uydusuna eklenmesiyle önem kazandı.

Uzay uygulamaları[değiştir | kaynağı değiştir]

NASA, en başından beri uzay aracında güneş hücreleri kullanmaktaydı. Örneğin, 1959'da başlatılan Explorer 6, yörüngede bir kez katlanan dört dizi panele sahipti. Bu paneller uzayda aylarca güç sağladılar.

Uzay uygulamalarında güneş hücreleri (pilleri), 1958'de Vanguard uydusunda birincil akü güç kaynağına alternatif bir güç kaynağı olarak önemli bir uygulamada kullanılmasıyla ilk kez öne sürülmüştür. Uydu gövdesinin dışına hücre modülü eklenerek, uzay aracında veya güç sistemlerinde büyük bir değişiklik olmaksızın görev süresi uzatılabilmekteydi. 1959'da Amerika Birleşik Devletleri, uydularda ortak bir özellik haline gelecek büyük kanat şeklindeki güneş panellerine sahip Explorer 6'yı piyasaya sürdü. Bu diziler 9600 Hoffman güneş hücresinden oluşuyordu.

1960'lara gelindiğinde, güneş hücreleri, en iyi güç-ağırlık oranını sundukları için, Dünya yörüngesindeki çoğu uydu ve ve güneş sistemine bir dizi sonda için ana güç kaynağı olarak kaldı (ve hala da öyledir). Ancak, bu başarının uzay uygulamalarında mümkün olmasının nedeni, enerji güç sistemi maliyetlerinin yüksek olması, uzay teknolojisi kullanıcılarının başka güç seçeneklerine sahip olmaması ve mümkün olan en iyi hücreler için ödeme yapmaya istekli olmalarıydı. Bu nedenle; ta ki Ulusal Bilim Vakfı'nın "Ulusal İhtiyaçlara Uygulanan Araştırma" programı karasal uygulamalar için güneş hücrelerinin geliştirilmesini teşvik etmeye başlayana kadar, uzay enerjisi piyasası (özellikle NASA) güneş hücrelerinde daha yüksek verimliliklerin geliştirilmesini sağladı.

1990'ların başında, uzay güneş hücreleri için kullanılan teknoloji, karasal paneller için kullanılan silisyum teknolojisinden ayrıldı ve uzay aracı uygulamaları galyum arsenit bazlı III-V yarı iletken malzemelere geçerek, daha sonra yapılan geliştirmelerle modern III-V çok bağlantılı (multi junction) fotovoltaik hücreye dönüştü.

Son yıllarda araştırmalar hafif, esnek ve yüksek verimli güneş hücreleri tasarlama ve üretme yönünde ilerlemiştir. Karasal güneş hücresi teknolojisi genellikle mukavemet ve koruma için bir cam tabakası ile lamine edilmiş silisyum temelli fotovoltaik hücreler kullanır. Güneş hücreleri için uzay uygulamaları, hücrelerin ve dizilerin hem yüksek verimli hem de son derece hafif olmasını gerektirir. Uydularda uygulanan bazı yeni teknolojiler, güneş enerjisinin daha geniş bir spektrumunu kullanmak için değişen bant aralıklarına sahip farklı PN bağlantılarından oluşan çok bağlantılı (multi junction) fotovoltaik hücrelerdir. Ek olarak, büyük uydular, elektrik üretmek için büyük güneş panellerinin kullanılmasını gerektirir. Bu durum, uydu yörüngeye oturtulmadan önce uydunun üzerinde gittiği fırlatma aracının geometrik kısıtlamalarına uyması için güneş paneli dizilerinin katlanmasını ya da parçalara ayrılmasını gerektirir. Uydulardaki geleneksel güneş panelleri, birbiri üzerine katlanmış birkaç küçük karasal güneş panelinden oluşmaktadır. Bu küçük paneller, uydu yörüngesine yerleştirildikten sonra geniş bir panel şeklinde açılır. Gelişen teknolojiyle yeni uydularda, çok hafif olan ve çok küçük bir hacimde paketlenebilen esnek, yuvarlanabilir güneş panelleri kullanılması hedeflenmektedir. Bu esnek dizilerin daha küçük boyutu ve ağırlığı, bir fırlatma aracının yük ağırlığı ile fırlatma maliyeti arasındaki doğrudan ilişki nedeniyle bir uydunun fırlatılmasının toplam maliyetini önemli ölçüde azaltır.[13]

Fiyat Düşüşleri[değiştir | kaynağı değiştir]

Teknolojik iyileştirmeler 1960'lardan itibaren kademeli olarak gerçekleşti. Maliyetlerin yüksek kalmasının nedeni de tam olarak buydu, çünkü uzay yatırımcıları mümkün olan en iyi hücreler için ödeme yapmaya istekliydi ve daha düşük maliyetli, daha az verimli çözümlere yatırım yapmak için hiçbir gerekçeleri yoktu. Fiyatlar, büyük ölçüde yarı iletken endüstrisi tarafından belirlenmiş olup; 1960'larda endüstrinin entegre devrelere geçişiyle birlikte, görece daha düşük fiyatlarla daha büyük yarı iletken külçelerin (ingot) kullanılmasının önü açılmıştır. İngot üretim fiyatları düştükçe, ortaya çıkan hücrelerin fiyatı da düştü. Bu durum, 1971 yılında hücre maliyetlerini watt başına 100 dolar seviyelerine kadar düşürdü. [14]

1969'un sonlarında, Elliot Berman isimli girişimci ve yönetici gelecek 30 yıl boyunca projeler arayan ünlü petrol ve enerji şirketi Exxon 'un ekibine katıldı ve OPEC petrol krizinin ardından Nisan 1973'te, o sırada Exxon'un yüzde yüz iştiraki olan Solar Power Corporation'ı (SPC) kurdu. [14] [15][16] Bu firma ve ekibi, elektrik fiyatlarının 2000 yılına kadar çok daha pahalı olacağı sonucuna vardı ve bu fiyat artışının alternatif enerji kaynaklarını daha çekici hale getireceğini düşündü. Buna istinaden bir pazar araştırması yaptı ve watt başına yaklaşık 20$ / watt'lık bir fiyatın önemli bir talep yaratacağı sonucuna vardı. [14]

Ekip, rough-sawn tekniğiyle işlenen wafer yüzeyine dayanarak waferleri parlatma ve yansıma önleyici (Anti-reflektif) bir katmanla kaplama adımlarını ortadan kaldırdı. Ayrıca, uzay uygulamalarında kullanılan pahalı malzemeleri ve elle yapılan kablolamaları, arkada bir baskılı devre kartı, ön tarafta akrilik plastik ve hücreler arasında silikon yapıştırıcı kullanarak değiştirdi. [14] Güneş panelleri, elektronik pazarından çıkarılan malzemeler kullanılarak yapılabilir hale gelmişti. SPC firması tanıtımını yaptığı bu yeni ürünle, deniz seyrüsefer uygulamaları üreticisi Tideland Signal firmasını sahil güvenliği için kullanılan seyir şamandıralarına güç sağlamak için panellerini kullanmaya ikna etti.

Araştırma ve Endüstriyel Üretim[değiştir | kaynağı değiştir]

Karasal uygulamalar için güneş enerjisi araştırmaları, ABD Ulusal Bilim Vakfı'nın Gelişmiş Güneş Enerjisi Araştırma ve Geliştirme Bölümü tarafından 1969'dan 1977'ye kadar süren "Ulusal İhtiyaçlara Uygulanan Araştırma" programı [17] ile öne çıkmış ve karasal elektriksel güç üretimine yönelik güneş enerjisi geliştirmeye yönelik araştırmaları finanse etmiştir. 1973 tarihli "Cherry Hill Konferansı", bu hedefe ulaşmak için gerekli teknoloji hedeflerini ortaya koydu ve bu hedeflere ulaşmak için iddialı bir projenin ana hatlarını çizerek, onlarca yıldır devam edecek olan uygulamalı bir araştırma programını başlattı.[18] Program daha sonra ABD Enerji Bakanlığıyla birleşecek olan Enerji Araştırma ve Geliştirme İdaresi (ERDA) [19] tarafından devralındı.

1973 petrol krizinin ardından, petrol şirketleri yüksek karlarını güneş enerjisi şirketlerini kurmak (veya satın almak) için kullandılar ve o dönemden sonra onlarca yıl en büyük üreticiler olarak kaldılar. Exxon, ARCO, Shell, Amoco (daha sonra BP tarafından satın almıştır) ve Mobil gibi firmaların tamamı 1970'ler ve 1980'lerde büyük güneş enerjisi departmanlarına sahipti. Daha sonra bu isimler arasına General Electric, Motorola, IBM, Tyco ve RCA gibi teknoloji şirketleri de katıldı.[20]  

Azalan maliyetler ve Eksponansiyel Büyüme[değiştir | kaynağı değiştir]

Enflasyona göre hesaplandığında, 1970'lerin ortalarında bir güneş paneli (modülü) için watt başına fiyat 96 dolar olarak belirlenmiştir.. Bloomberg New Energy Finance verilerine göre, süreç iyileştirmeleri ve üretimdeki çok büyük artış, bu rakamı 2016 yılında % 99 düşerek watt başına 68 sente getirmiştir.[21] Moore Yasasına benzer bir gözlem olan Swanson yasası güneş endüstrisi hacmi iki katına çıktığında güneş hücresi fiyatlarının % 20 düştüğünü göstermektedir. Bu gözlem tekniği 2012'nin sonlarında haftalık yayın The Economist'te bir makalede yer almıştır.[22]

Daha ileri iyileştirmeler, üretim maliyetini watt başına 1 doların altına düşürmüş ve toptan satış maliyetleri 2 doların çok altında kalmaya başlamıştır.[23]

Yarı iletken endüstrisi giderek büyüyen ingotlara geçtikçe, eski ekipman ucuz hale gelmeye başlamıştır. Ekipman fazlası piyasada bulunur hale geldikçe hücre boyutları büyümüştür; örneğin daha sonra BP tarafından satın alınacak ARCO Solar'ın orijinal panelleri, 2 ila 4 inç (50 ila 100 mm) çapında hücreler kullanmıştır. 1990'larda ve 2000'lerin başında panellerde genellikle 125 mm ebatlarında hücreler mevcutken; 2008'den sonra neredeyse tüm yeni paneller 156 mm ebatlarında hücre kullanmaya geçmiştir. 1990'ların sonlarında ve 2000'lerin başlarında düz ekran televizyonların piyasaya girmesiyle, panelleri kaplamak için geniş, yüksek kaliteli cam levhaların yaygın olarak bulunmasına yol açmış ve daha büyük güneş paneli boyutları elde edilmeye başlanmıştır.

1990'larda polisilikon ("polisilisyum") hücreler giderek daha popüler hale geldi. Bu hücre tipi, monosilisyum ("mono") muadillerine göre daha az verimlilik sunmaktaydı, buna karşın maliyeti düşüren büyük kazanlarda kristal büyütmesi gerçekleşmekteydi. 2000'lerin ortalarına gelindiğinde, düşük maliyetli panel pazarında poli hücre tipi baskındı, ancak son zamanlarda mono hücre tipi yaygın kullanıma geri dönmüştür.

Wafer bazlı hücre üreticileri, 2004–2008 yıllarında yüksek silisyum fiyatlarına silisyum tüketimindeki hızlı düşüşlerle yanıt verdiler. IMEC'in organik hücre ve güneş hücresi enerjisi departmanı müdürü Jef Poortmans'a göre, 2008'de mevcut hücreler beher watt elektrik üretimi başına 8-9 gram (0,28-0,32 oz), kalınlığı 200 mikron civarında silisyum kullanmaktaydı . Kristal silisyum paneller dünya çapındaki pazarlara hakimdir ve çoğunlukla Çin ve Tayvan'da üretilmektedir. 2011'in sonlarına doğru, Avrupa talebindeki bir düşüş, kristal güneş panellerinin fiyatlarını 2010'a göre keskin bir şekilde watt başına 1,09$ [23] civarına düşürdü. Fiyatlar 2012'de düşmeye devam ederek 2012 4. çeyrekte 0,62 $ /watt'a ulaştı.[24]

Fotovoltaik (FV) Güneş Elektriği, Asya'da en hızlı büyüyor ve şu anda dünya çapındaki dağıtımın önemli bir kısmını Çin oluşturmaktadır.[25] Yenilenebilir enerjide lokomotif görevi görmeye başlayan Fovotoltaik Güneş Elektriği (Solar) ile ilgili Becquerel Enstitüsü ve Uluslararası Enerji Ajansının yayınlamış olduğu verilere göre 2019 yılı sonu global Fotovoltaik Solar Kapasitesi 627 Gigawatt’tır. Bunun 115GW’lık kısmı 2019 yılında eklenmiştir ve her yıl artmaya devam etmektedir.Kaynak hatası: Açılış <ref> etiketi hatalı biçimlendirilmiş veya hatalı bir ada sahip (Bkz: Kaynak gösterme)

Silisyum güneş hücreleri ve petrolün dolar başına enerji hacmi; Bazı temel elektrik üretim teknolojilerinin karbon yoğunluğu.[26]

Aslında, silisyum güneş hücrelerinin emre amade enerjisinin dolar cinsinden maliyetleri, 2004 yılından bu yana petrol karşılığını geçti.[26] FV'den elde edilen elektriğin, tüm Avrupa'da toptan elektrik maliyetleri ile rekabetçi olacağı ve kristal silisyum güneş panellerinin enerji geri ödeme süresinin 2020 yılına kadar 0,5 yılın altına indirilebileceği tahmin ediliyor.[27]

Sübvansiyonlar ve Şebeke Paritesi[değiştir | kaynağı değiştir]

Güneş enerjisine özel destek tarifeleri ülkeye göre ve ülke içinde bölgelere göre değişebilir. Bu tür tarifeler, güneş enerjisi projelerinin geliştirilmesini teşvik etmektedir. Genel olarak şebeke paritesi sübvansiyonsuz fotovoltaik elektriğin elektrik şebekesinden gelen yaygın kullanım elektrik fiyatına eşit veya daha ucuz olduğu nokta olarak tanımlanmaktadır. Güneş enerjisinin savunucuları, önce Kaliforniya ve Japonya gibi bol güneş ve yüksek elektrik maliyetleri olan bölgelerde şebeke paritesine ulaşmayı umuyorlardı.[28] BP 2007'de Hawaii ve elektrik üretmek için dizel yakıt kullanan diğer ada yerleşimleri için şebeke paritesi oluştuğunu iddia etti. George W. Bush 2015'i ABD'deki şebeke paritesi tarihi olarak belirledi.[29][30] Fotovoltaik Derneği, 2012'de Avustralya'nın şebeke paritesine ulaştığını bildirdi ( Tarife desteklerini göz ardı ederek).[31]

Güneş panellerinin fiyatı 40 yıl boyunca istikrarlı bir şekilde düşmesine rağmen, 2004 yılında Almanya'daki yüksek sübvansiyonların talebi önemli ölçüde artırması ve saflaştırılmış silisyumun (güneş panellerinin yanı sıra bilgisayar çiplerinde kullanılması nedeniyle) fiyatının büyük ölçüde artması nedeniyle, bu fiyat düşüşü kesintiye uğradı. Özellikle batıyı etkisi altına alan 2008'deki durgunluk ve Çin'de silisyum imalatının başlaması, fiyatların tekrar düşüşe geçmesine yol açmıştır. Ocak 2008'den sonraki dört yıl içinde Almanya'da güneş enerjisi panel fiyatları watt pik başına 3 € 'dan 1 €' ya seviyelerine inmiştir. Aynı dönemde, küresel anlamda üretim kapasitesi yıllık % 50'nin üzerinde bir büyüme yaşamıştır. Bu esnada Çin, pazar payını 2008'de % 8'den 2010'un son çeyreğinde % 55'in üzerine çıkardı.[32] Aralık 2012'de Çin güneş panellerinin fiyatı 0,60 $ / Wp'ye (kristal modüller) düşmüştür.[33] (Wp kısaltması, watt pik kapasitesi veya optimum koşullar altında maksimum kapasite anlamına gelir.[34] )

2016 sonu itibarıyla, monte edilmiş güneş panelleri (hücre kastedilmiyor) için spot fiyatların 0,36USD/ Wp gibi rekor düşük bir seviyeye düştüğü bildirilmiştir. O dönem en büyük ikinci tedarikçi olan Canadian Solar Inc., 2016'nın üçüncü çeyreğinde 0,37 ABD Doları/Wp maliyet bildirmiş, fiyatı önceki çeyreğe göre 0,02 ABD Doları düşmüştü. O dönem birçok üretici, maliyetlerin 2017'nin sonunda 0,30 ABD doları civarına düşeceğini tahmin ediyordu.[35] Ayrıca, dünyanın bazı bölgelerinde yeni güneş enerjisi kurulumlarının kömüre dayalı termik santrallerden daha ucuz olduğu ve on yıl içinde dünyanın büyük bir kısmında durumun böyle olmasının beklendiği bildirildi.[36]

Teori[değiştir | kaynağı değiştir]

Güneş hücreleri tarafından yük toplama şeması. Işık, her iki elektrot tarafından toplanan elektron deliği çiftleri yaratan şeffaf iletken elektrot aracılığıyla iletilir.[37]
Bir güneş hücresinin çalışma mekanizması

Güneş hücresi birkaç adımda çalışır:

  • Güneş ışığında var olan fotonlar güneş paneline çarpar ve safsızlaştırma katkı maddeleriyle dopinglenmiş silisyum gibi yarı iletken malzemeler tarafından emilir.
  • Elektronlar, mevcut moleküler / atomik yörüngelerinde uyarılır. Bir elektron uyarıldığında, enerjiyi ısı olarak dağıtabilir ve yörüngesine geri dönebilir veya bir elektrota ulaşana kadar hücre içinde hareket edebilir. Akım, potansiyeli iptal etmek için malzemeden geçer ve bu elektrik yakalanır. Bu işlemin gerçekleşmesi için malzemenin kimyasal bağları hayati öneme sahiptir ve genellikle silisyum iki kat halinde kullanılır; bir katman borla, diğeri fosforla katkılıdır (dopinglenmiştir). Bu katmanlar farklı kimyasal elektrik yüklerine sahiptir ve daha sonra elektronların akımını hem sürdürür hem de yönlendirir.[1]
  • Modüler halde bir dizi güneş hücresi, güneş enerjisini kullanılabilir miktarda doğru akım (DC) elektriğine dönüştürür.
  • Bir invertör, gücü alternatif akıma (AC) dönüştürebilir.

En yaygın olarak bilinen güneş hücreleri, silisyumdan yapılmış geniş alanlı bir p – n bağlantısı olarak yapılandırılmıştır. Diğer güneş hücresi türleri, organik güneş hücreleri, boyaya duyarlı güneş hücreleri, perovskite güneş hücreleri, kuantum nokta güneş hücreleri vb. olarak sayılabilir. Bir güneş hücresinin aydınlatılmış tarafı genellikle ışığın aktif malzemeye girmesine izin vermek ve üretilen yük taşıyıcıları toplamak için şeffaf bir iletken filme sahiptir. Tipik olarak, indiyum kalay oksit, iletken polimerler veya iletken nanotel ağları gibi yüksek geçirgenliğe ve yüksek elektrik iletkenliğine sahip filmler bu amaçla kullanılır.[37]

Verimlilik[değiştir | kaynağı değiştir]

Bir güneş hücresinin teorik maksimum verimliliği için Shockley-Queisser Sınırı. Bant aralığı 1 ile 1,5 eV arasında olan yarı iletkenler veya yakın kızılötesi ışık, verimli bir tekli bağlantılı (single Junction) hücre oluşturmak için en büyük potansiyele sahiptir. (Burada gösterilen verimlilik "sınırı" çok bağlantılı güneş hücreleri (Multi-Junciton Solar Cell)tarafından aşılabilir. )

Güneş hücresi verimliliği, yansıtma verimliliği, termodinamik verimlilik, yük taşıyıcı ayırma verimliliği ve iletken verimliliği olarak ayrılabilir. Genel verimlilik, bu bağımsız ölçümlerin ürünüdür.

Bir güneş hücresinin enerji dönüşüm verimliliği, elektriğe dönüştürülen giriş gücünün oranıyla tanımlanan bir parametredir.[38]

Bir güneş hücresinin gerilime (voltaja) bağlı bir verimlilik eğrisi, sıcaklık katsayıları ve izin verilen gölge açıları vardır.

Bu parametrelerin doğrudan ölçülmesindeki zorluk nedeniyle, diğer parametreler ikame edilir: termodinamik verimlilik, kuantum verimliliği, entegre kuantum verimliliği, V OC oranı ve doldurma faktörü (Fill Factor). Yansıtma kayıpları, "harici kuantum verimliliği " altında kuantum verimliliğinin bir kısmıdır. Rekombinasyon kayıpları, kuantum verimliliğinin, V OC oranının ve doldurma faktörünün başka bir bölümünü oluşturur. Dirençli kayıplar ağırlıklı olarak doldurma faktörü altında kategorize edilir, ancak aynı zamanda kuantum verimliliğinin, açık devre gerilimi (VOC) oranının küçük kısımlarını da oluşturur.

Doldurma faktörü, gerçek maksimum elde edilebilir gücün (Pmpp) açık devre voltajı ve kısa devre akımının çarpımına oranıdır. Bu oran, performansın değerlendirilmesinde önemli bir parametredir. 2009 yılında, tipik ticari güneş hücrelerinin doldurma faktörü> 0.70 idi. B sınıfı hücrelerin faktörü genellikle 0,4 ile 0,7 arasındaydı.[39] Yüksek doldurma faktörüne sahip hücreler, düşük eşdeğer seri dirence ve yüksek eşdeğer şönt direncine sahiptir, bu nedenle hücre tarafından üretilen akımın daha azı dahili kayıplarda dağıtılır.

Tek p – n bağlantılı (single junction) kristal silisyum paneller 1961'de Shockley – Queisser Limiti olarak belirtilen ve teorik olarak % 33.16'lık sınırlayıcı güç verimliliğine yaklaşmaktadır [40] En uç noktada sonsuz sayıda katmanla, buna karşılık gelen sınır, konsantre güneş ışığı kullanıldığında% 86'dır.[41]

2014 yılında üç şirket, bir silisyum güneş hücresi için elden edilen % 25,6 oranında verimlilik rekorunu kırdı. Panasonic bunların içerisinde en verimli olanıydı. Şirket, gölgeli alanları ortadan kaldırarak ön temas iletkenlerini panelin arkasına taşıdı. Ayrıca, (yüksek kaliteli silisyum) wafer yüzeyindeki veya yakınındaki kusurları ortadan kaldırmak için (yüksek kaliteli silisyum) wafer önüne ve arkasına ince silisyum filmler uyguladılar.[42]

2015 yılında, Fraunhofer Güneş Enerjisi Sistemleri Enstitüsü (Fraunhofer ISE), CEA-LETI ve SOITEC arasındaki bir Fransız-Alman işbirliğinde üretilen 4 bağlantılı (Multi-Junction) GaInP / GaAs // GaInAsP / GaInAs güneş hücresi, % 46,1'lik (güneş ışığının konsantrasyon oranı = 312) yeni bir laboratuvar rekor verimliliği elde etti.[43]

Eylül 2015'te Fraunhofer ISE , epitaksiyel wafer hücreleri için% 20'nin üzerinde bir verimlilik elde ettiğini duyurdu. Atmosferik basınçta kimyasal buhar biriktirme (APCVD) hat içi üretim zincirini optimize etme çalışması, üretimi ticarileştirmek için Fraunhofer ISE'den ayrılan bir şirket olan NexWafe GmbH ile işbirliği içinde yapıldı.[44][45]

Üç bağlantılı (triple-junction) ince film güneş hücreleri için dünya rekoru Haziran 2015'te % 13,6 olarak belirlendi.[46]

2016 yılında, Fraunhofer ISE'deki araştırmacılar, konsantrasyon olmadan % 30,2 verimliliğe ulaşan iki terminalli, üç bağlantılı (triple junction) GaInP / GaAs / Si alaşımlı güneş hücresi duyurdu.[47]

2017 yılında, Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı (NREL), EPFL ve CSEM'deki ( İsviçre ) kuruluşlarına ait bir araştırma ekibi, çift bağlantılı (dual-junction) GaInP / GaAs güneş hücresi için % 32,8'lik rekor güneş verimliliği bildirdi. Ek olarak üç bağlantılı (triple junction) güneş hücreleri rekoru için; çift bağlantılı (dual-junction) bu hücre % 35,9'luk güneş verimliliği elde etmek için bir silisyum güneş hücresi ile mekanik olarak üst üste bindirildi.[48]

Güneş hücresi enerji dönüşüm verimlilikleri araştırması için bildirilen zaman çizelgesi ( Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı )

Malzemeler[değiştir | kaynağı değiştir]

1990'dan beri FV teknolojisi ile yıllık üretim açısından küresel pazar payı

Güneş hücreleri, tipik olarak yapıldıkları yarı iletken malzemeden isim alır. Bu malzemelerin güneş ışığını absorbe edebilmesi için belirli özelliklere sahip olması gerekir. Bazı hücreler, Dünya yüzeyine ulaşan güneş ışığını işleyecek şekilde tasarlanırken, diğerleri uzayda kullanım için optimize edilmiştir. Güneş hücreleri, yalnızca tek bir ışık emici malzeme katmanından ( tek bağlantı ) yapılabilir veya çeşitli absorpsiyon ve yük ayırma mekanizmalarından yararlanmak için birden çok fiziksel konfigürasyon ( çoklu bağlantı /Multi-Junction) kullanabilir.

Güneş hücreleri birinci, ikinci ve üçüncü nesil hücreler olarak sınıflandırılabilir.

Birinci nesil hücreler (aynı zamanda geleneksel veya wafer tabanlı hücreler olarak da adlandırılır) polisilisyum ve monokristal silisyum gibi malzemeleri içeren, ticari olarak en yaygın ve baskın fotovoltaik (FV) teknolojisi olan, kristal silisyumdan yapılmıştır.

İkinci nesil güneş hücreleri, amorf silisyum, CdTe ve CIGS hücrelerini içeren ve kamu hizmeti (utility-scale)ölçeğindeki fotovoltaik güç santrallerinde , binaya entegre (BIPV) fotovoltaik sistem yapımında veya küçük şebekeden bağımsız fotovoltaik güç sisteminde ticari olarak önemli olan ince film güneş hücreleridir .

Üçüncü nesil güneş hücreleri, genellikle yeni ortaya çıkan fotovoltaikler olarak tanımlanan bir dizi ince film teknolojisini içerir - bunların çoğu henüz ticari olarak uygulanmamıştır ve hala araştırma veya geliştirme aşamasındadır. Birçoğu organik malzemeler, genellikle organometalik bileşikler ve inorganik maddeler kullanır. Verimliliklerinin düşük olmasına ve emici malzemenin stabilitesinin ticari uygulamalar için genellikle çok kısa olmasına rağmen, düşük maliyetli, yüksek verimli güneş hücresi üretme hedefine ulaşmayı vadettikleri için bu teknolojilere yönelik çok fazla araştırma yapılmaktadır.

Kristal Silisyum[değiştir | kaynağı değiştir]

Şimdiye kadar, güneş hücreleri için en yaygın kitle malzeme, aynı zamanda "güneş sınıfı silisyum " olarak da bilinen kristalin silisyumdur (c-Si).[kaynak belirtilmeli] Silisyum, kristalleşme düzeyi ve kristal boyutuna göre birden çok kategoriye ayrılır. Bu hücreler tümüyle p – n bağlantı kavramı temelinde şekillenmiştir. C-Si'den yapılan güneş hücreler, 160-240 mikrometre kalınlığı arası yonga plaka(wafer)'lardan yapılır.

Monokristal Silisyum[değiştir | kaynağı değiştir]

Sion'un tavanı, kaputu ve dış kabuğunun büyük parçaları, yüksek verimli monokristal silisyum hücrelerle donatılmıştır.

Monokristal silisyum (mono-Si) güneş hücreleri elektronların çok (poli) kristalli bir konfigürasyonda olduğundan daha serbestçe hareket etmesini sağlayan tek kristalli bir bileşime sahiptir. Sonuç olarak, monokristal güneş panelleri, çok kristalli emsallerinden daha yüksek bir verimlilik sağlar.[49] Hücrelerin köşeleri bir sekizgen gibi kırpılmış görünür, çünkü yonga plakası (wafer) malzemesi tipik olarak Czochralski Yöntemiyle büyütülen silindirik külçelerden (ingot) kesilmektedir. Mono-Si hücreleri kullanan güneş panelleri, küçük beyaz elmaslardan oluşan ayırt edici bir desen sergiler.

Epitaksiyel Silisyum Gelişimi[değiştir | kaynağı değiştir]

Epitaksiyel kristal silisyum yonga plakası (wafer), bir monokristal silisyum "tohum" yonga plakasında (wafer) kimyasal buhar biriktirme (CVD) ile büyütülebilir ve daha sonra, elle manipüle edilebilen ve doğrudan monokristal silisyum külçelerden kesilmiş yonga plakası (wafer) hücrelerinin yerine geçebilen bazı standart kalınlıklarda (örneğin 250 um) kendinden destekli yonga plakaları (wafer) olarak ayrılır. Bu "çentiksiz" teknikle yapılan güneş hücreleri, ancak kimyasal buhar biriktirme (CVD) işlemi yüksek verimli hat içi işlemde atmosferik basınçta yapılabilirse, önemli ölçüde daha düşük maliyetle yapılabililr [44][45] ve yonga plakalı(wafer) standart hücrelerinkine yaklaşan verimliliklere sahip olabilir. Epitaksiyel yonga plakaların (wafer) yüzeyi, ışık emilimini artırmak için dokulu olabilir.[50][51]

Haziran 2015'te, n-tipi monokristal silisyum wafer üzerinde epitaksiyel olarak büyütülen hetero-farklı cins- bağlantılı (heterojunction) güneş hücrelerinin toplam 243,4 cm hücre alanı üzerinde % 22,5'lik bir verime ulaştığı bildirildi.[52]

Polikristal Silisyum[değiştir | kaynağı değiştir]

Polikristal silisyum veya çok kristalli silisyum (çoklu-Si/multi-Si) hücreler, döküm kare külçelerden yapılır - büyük erimiş silisyum blokları dikkatlice soğutulur ve katılaştırılır. Malzemeye tipik metal pul etkisini veren küçük kristallerden oluşurlar. Polisilisyum hücreler, bir döneme kadar fotovoltaikte kullanılan en yaygın türdü ve daha ucuzdu, ancak monokristal silisyum hücrelerden daha az verimlidir. Monokristal silisyum hücre üretiminde döküm teknolojilerinin gelişmesiyle daha az tercih edilir hale gelmiştir.

Şerit Silisyum[değiştir | kaynağı değiştir]

Şerit silisyum, bir tür polikristal silisyumdur - erimiş silisyumdan düz ince filmlerin çekilmesiyle oluşturulur ve polikristal bir yapı ile sonuçlanır. Silisyum atığındaki büyük azalma nedeniyle bu hücrelerin yapımı Polikristal Silisyumdan daha ucuzdur, çünkü bu yöntem külçelerden kesmeyi gerektirmez.[53] Ancak, aynı zamanda daha az verimlidirler. Süreç 1970'lerde Mobil-Tyco, Solar Energy Corp., Energy Materials, Corp., Motorola ve IBM tarafından geliştirilmiştir.[54]

Mono Benzeri Çoklu Silisyum (MLM)[değiştir | kaynağı değiştir]

Bu form 2000'lerde geliştirilmiş ve 2009 civarında ticari olarak tanıtılmıştır. Döküm mono olarak da adlandırılan bu tasarım, küçük mono malzeme "çekirdeklerine" sahip polikristal döküm kalıpları kullanır. Sonuç, dış tarafların etrafında polikristal olan dökme, monokristal benzeri bir malzemedir. Proses için dilimlendiğinde, iç bölümler yüksek verimli mono benzeri hücrelerdir (ancak "kırpılmış" yerine kare şeklindedir), dış kenarlar ise geleneksel "poli" olarak kalır. Bu üretim yöntemi ile poli benzeri fiyatlarla mono benzeri hücrelerin üretimi sağlanır.

İnce Film[değiştir | kaynağı değiştir]

İnce film teknolojileri, bir hücredeki aktif madde miktarını azaltır. Bu tür hücrelerle imal edilen güneş panellerinde çoğu tasarım, aktif malzemeyi (hücre, eva, iletken) iki cam bölme arasında sıkıştırmaya dayalıdır. Silisyum güneş panelleri yalnızca bir cam bölmesi kullandığından, ince film paneller, daha küçük bir ekolojik etkiye sahip olmalarına rağmen ( yaşam döngüsü analizinden belirlenir), kristalin silisyum panellerden yaklaşık iki kat daha ağırdır.[55]

Kadmiyum tellür[değiştir | kaynağı değiştir]

Kadmiyum tellür, şu ana kadar kristal silisyum panellere maliyet / watt olarak rakip olabilecek tek ince film panel malzemesidir. Ancak kadmiyum oldukça toksiktir ve tellür ( anyon : "tellurid") kaynakları sınırlıdır. Hücrelerde bulunan kadmiyum salınırsa toksik hale gelecektir. Bununla birlikte, hücrelerin normal çalışması sırasında serbest bırakılması imkansızdır ve konut çatılarındaki yangınlar sırasında da bu durum ortaya çıkmaz.[56] Bir metrekarelik CdTe, daha kararlı ve daha az çözünür bir biçimde, tek bir C hücreli nikel-kadmiyum pil ile yaklaşık olarak aynı miktarda Cd içerir.

Bakır İndiyum Galyum Selenid[değiştir | kaynağı değiştir]

Bakır indiyum galyum selenid (CIGS) bir doğrudan bant aralığı malzemesidir. Ticari olarak önemli tüm ince film malzemeleri arasında en yüksek verime (~% 20) sahiptir (bkz. CIGS güneş hücresi ). Geleneksel imalat yöntemleri, birlikte buharlaştırma ve püskürtme gibi vakum işlemlerini içerir. IBM ve Nanosolar'daki son gelişmeler vakumsuz çözüm süreçleri kullanarak maliyeti düşürmeye çalışmaktadır.[57]

Silisyum ince film[değiştir | kaynağı değiştir]

Silisyum ince film hücreleri esas olarak silan gazı ve hidrojen gazından kimyasal buhar biriktirme (tipik olarak plazma ile güçlendirilmiş, PE-CVD) ile çökeltilir. Çökeltme parametrelerine bağlı olarak, bu amorf silisyum (a-Si veya a-Si: H), protokristal silisyum veya nanokristal silisyum (nc-Si veya nc-Si: H), aynı zamanda mikrokristal silisyum olarak da adlandırılabilir.[58]

Amorf silisyum, bugüne kadarki en iyi geliştirilmiş ince film teknolojisidir. Amorf bir silisyum (a-Si) güneş hücresi, kristal olmayan veya mikrokristal silisyumdan yapılır. Amorf silisyum (1,7 eV) bant aralığı ile kristal silisyumdan (c-Si) (1.1 eV) daha yüksek bir bant aralığına sahiptir, yani güneş spektrumunun görünür kısmını, spektrumun yüksek güç yoğunluklu kızılötesi kısmından daha güçlü bir şekilde absorbe etmektedir. A-Si ince film güneş hücrelerinin üretimi, substrat olarak cam kullanır ve plazma ile güçlendirilmiş kimyasal buhar biriktirme (PECVD) ile çok ince bir silisyum tabakası çökeltir/biriktirir.

Düşük hacimli nanokristal (Nc-Si), silisyum fraksiyonuna sahip protokristal silisyum, yüksek açık devre voltajı için idealdir.[59] Nanokristal Silisyum (Nc-Si), Kristal Silisyum (c-Si) yaklaşık olarak aynı bant aralığına sahiptir, Nanokristal Silisyum (Nc-Si) ve Amorf silisyum( a-Si), avantajlı bir şekilde ince katmanlar halinde birleştirilerek tandem hücre adı verilen katmanlı bir hücre oluşturabilir. A-Si'de ki üst hücre, görünür ışığı absorbe eder ve nc-Si'de ki alt hücre için spektrumun kızılötesi kısmını bırakır.

Galyum Arsenit İnce Film[değiştir | kaynağı değiştir]

Yarı iletken bir malzeme olan galyum arsenit (GaAs) ayrıca tek kristalli ince film güneş hücreleri için de kullanılmaktadır. GaAs hücreleri çok pahalı olmasına rağmen, % 28,8 oranında verimle tek bağlantılı (single-junction) güneş hücresi alanında verimlilik rekorunu elinde tutmaktadır.[60] Endüstrinin uzay tabanlı güneş enerjisi için maliyet yerine verimliliği tercih etmesi nedeniyle, konsantre fotovoltaikler (CPV, HCPV) ve uzay araçlarındaki güneş panelleri için çok bağlantılı fotovoltaik hücrelerde (multi-junction) Galyum Arsenit (GaAs) İnce Film daha yaygın olarak kullanılmaktadır.

Önceki literatüre ve bazı teorik analizlere dayanarak, GaAs'ın bu kadar yüksek güç dönüştürme verimliliğine sahip olmasının birkaç nedeni olduğu söylenebilir. İlk olarak, GaAs bant aralığı 1,43ev'dir ve bu neredeyse güneş hücreleri için en ideal aralıktır. İkincisi, Galyum diğer metallerin eritilmesinin bir yan ürünü olduğu için, GaAs hücreleri ısıya nispeten duyarsızdır ve sıcaklık oldukça yüksek olduğunda yüksek verimliliğini koruyabilir. Üçüncüsü, GaAs geniş tasarım seçeneklerine sahiptir. GaAs'ları güneş hücresinde aktif katman olarak kullanan mühendisler, GaAs'larda daha iyi elektronlar ve delikler oluşturabilen çok sayıda başka katman seçeneğine sahip olabilir.

Çok Bağlantılı Hücreler[değiştir | kaynağı değiştir]

Dawn Uzay Sondası 'ın 10kW gücünde üçlü bağlantılı (triple-junction) galyum arsenit güneş paneli dizisinin kanatlar tam açıkken görünümü

Çok bağlantılı (Multi-junction) hücreler, tipik olarak metalorganik buhar fazı epitaksi kullanan, her biri esasen diğerinin üzerinde büyütülen (kristal büyütme) güneş hücresi olan çok sayıda ince filmden oluşur. Her katman, spektrumun farklı bir bölümü üzerinden elektromanyetik radyasyonu absorbe etmesine izin vermek için farklı bir bant aralığı enerjisine sahiptir.

Çok bağlantılı(Multi-junction)hücreler başlangıçta uydular ve uzay araştırmaları gibi özel uygulamalar için geliştirildi, ancak günümüzde güneş ışığını küçük, yüksek verimli çoklu bağlantıya yoğunlaştırmak için lensler ve kavisli aynalar kullanan yeni bir teknoloji olan karasal yoğunlaştırıcı fotovoltaiklerde (CPV) giderek daha fazla kullanılmaya başlanmıştır. Yüksek yoğunlaştırıcı fotovoltaikler (HCPV),güneş ışığını bin kata kadar yoğunlaştırarak, gelecekte geleneksel fotovoltaik güneş elektrik yöntemlerini geride bırakma potansiyeline sahiptir.[61] :21,26

Monolitik, seri bağlı, galyum indiyum fosfit (GaInP), galyum arsenit (GaAs) ve germanyum (Ge) p-n bağlantılarına dayalı hücrelerin, maliyet baskılarına rağmen satışları artmaktadır.[62] Örneğin galyum metalinin maliyeti kg başına 960 $ seviyelerindedir.[63] Ek olarak, germanyum metal fiyatları bu yıl kg başına önemli ölçüde 1000-1200 $ 'a yükselmiştir. Çok bağlantılı Hücre teknolojisinde kullanılan metallar arasında galyum (4N, 6N ve 7N Ga), arsenik (4N, 6N ve 7N) ve kristaller için germanyum, pirolitik bor nitrür (pBN) potaları ve bor oksit bulunur. Bu ürünler tüm substrat imalat endüstrisi için kritik öneme sahiptir. 

Örneğin bir üçlü bağlantı (triple-junction) hücresi şu yarı iletkenlerden oluşabilir: GaAs, Ge, and GaInP2[64][65] Üç bağlantılı GaAs güneş hücreleri, 2003, 2005 ve 2007'de Hollandalı dört kez World Solar Challenge kazanan Nuna'nın ve Hollandalı güneş arabaları Solutra (2005), Twente One (2007) ve 21Revolution (2009) tarafından güç kaynağı olarak kullanılmıştır.  GaAs tabanlı çok bağlantılı cihazlar bugüne kadarki en verimli güneş hücreleridir. 15 Ekim 2012'de, üçlü bağlantılı metamorfik hücreler % 44'lük rekor bir yüksekliğe ulaşmıştır.[66]

GaInP / Si Çift Bağlantılı Güneş Hücreleri[değiştir | kaynağı değiştir]

2016 yılında, III-V çok bağlantılı güneş hücrelerinin yüksek verimliliğini silisyumla ilişkili ekonomi ve deneyim zenginliği ile birleştiren hibrit fotovoltaik yonga plaka (wafer) üretimi için yeni bir yaklaşım tanımlanmıştır. Yaklaşık 30 yıllık bir çalışma konusu olan III-V malzemesinin gerekli yüksek sıcaklıklarda silisyum üzerinde büyütülmesiyle ilgili teknik komplikasyonlar, plazma ile güçlendirilmiş kimyasal buhar biriktirme (PECVD) tekniği ile düşük sıcaklıkta GaAs üzerinde silisyumun epitaksiyel büyümesiyle önlenerek giderildi.[67]

Silisyum (Si) tekli-bağlantılı (single-junction) güneş hücreleri onlarca yıldır geniş çapta incelenmektedir ve 1-sun (ölçü birimi olarak) koşullarında ~% 26 pratik verimliliklerine ulaşmaktaydı.[68] Bu verimliliğin arttırılması, Si hücresine 1,1 eV'den daha büyük bant aralığı enerjisine sahip daha fazla hücre eklenmesini gerektirebilir, bu da ek voltaj üretimi için kısa dalga boylu fotonların dönüştürülmesine izin verir. Üst hücre olarak 1,6-1,8 eV bant aralığına sahip ikili-bağlantılı bir güneş hücresi, ısıl kayıpları azaltabilir, yüksek bir harici radyasyon verimliliği üretebilir ve % 45'in üzerinde teorik verimlilik elde edilebilir.[69] Bir tandem hücre, GaInP ve Si hücrelerinin büyütülmesiyle üretilebilir. Bunları ayrı ayrı büyütmek, Si ile bir hücreye doğrudan entegrasyonu engelleyen en yaygın III – V katmanları arasındaki % 4 kafes sabit uyumsuzluğunun üstesinden gelebilir. İki hücre bu nedenle şeffaf bir cam slayt ile ayrılır, böylece kafes uyumsuzluğu sistemde zorlanmaya neden olmaz. Bu,% 18.1'lik bir verimlilik gösteren dört elektrik kontağı ve iki bağlantıya sahip bir hücre oluşturur. % 76,2'lik bir doldurma faktörü (FF) ile Si alt hücresi, tandem cihazda% 11,7'lik (± 0,4) bir etkinliğe ulaşır ve bu da% 29,8'lik bir kümülatif tandem hücre etkinliği ile sonuçlanır.[70] Bu verimlilik% 29.4 teorik sınırını [71] ve bir Si 1-sun güneş hücresinin rekor deneysel verimlilik değerini aşmaktadır ve ayrıca rekor verimlilik 1-sun GaAs cihazından daha yüksektir. Bununla birlikte, bir GaAs substratı kullanmak pahalıdır ve pratik değildir. Bu nedenle araştırmacılar, bir GaAs substratına ihtiyaç duymayan iki elektriksel temas noktası ve bir bağlantı noktası olan bir hücre yapmaya çalışırlar. Bu, GaInP ve Si'nin doğrudan entegrasyonu olacağı anlamına gelir.

Güneş Hücrelerinde Araştırmalar[değiştir | kaynağı değiştir]

Perovskit güneş hücreleri, aktif katman olarak perovskit yapılı bir malzeme içeren güneş hücreleridir. En yaygın olarak bu, çözelti ile işlenmiş hibrit organik-inorganik kalay veya kurşun halojenür bazlı bir malzemedir. Verimlilikler 2009'da ilk kullanımlarında% 5'in altındayken 2020'de% 25,5'e yükseldi ve bu durum da onları çok hızlı gelişen bir teknoloji ve güneş hücresi alanında gündem maddesi haline getirdi.[72] Perovskit güneş hücrelerini ölçeklendirmenin son derece ucuz olduğu tahmin ediliyor ve bu da onları ticarileştirme için çok çekici bir seçenek haline getirmektedir. Şimdiye kadar çoğu perovskit güneş hücresi türü, ticarileştirilmek için yeterli operasyonel kararlılığa ulaşamamış olsa da, ancak küresel ölçekte birçok araştırma grubu bunu çözmenin yollarını araştırmaya devam etmektedir.[73] Perovskit güneş hücrelerinin ve tandem perovskitin enerji ve çevresel sürdürülebilirliğinin yapılara bağlı olduğu gösterilmiştir.[74][75]

İki Yüzeyli (Bifacial) Güneş Hücreleri[değiştir | kaynağı değiştir]

Noto'da (Senegal) iki yüzeyli güneş panel tesisi, 1988 - Albedoyu geliştirmek için zemin beyaza boyanmıştır.

Şeffaf bir arka tarafa sahip iki yüzeyli(bifacial) güneş panelleri, ışığı hem önden hem de arkadan emebilir. Bu nedenle, geleneksel tek yüzlü güneş panellerinden daha fazla elektrik üretebilirler. İki yüzeyli (bifacial) güneş hücrelerinin ilk patenti 1966'da Japon araştırmacı Hiroshi Mori tarafından yapıldı.[76] Daha sonra, Rusya'nın 1970'lerde uzay programlarında iki yüzeyli güneş hücrelerini ilk kez kullanan ülke olduğu söyleniyor. 1976'da Madrid Teknik Üniversitesi Güneş Enerjisi Enstitüsü, Prof. Antonio Luque liderliğindeki iki yüzeyli güneş hücrelerinin geliştirilmesi için bir araştırma programı başlattı. Bu program çerçevesinde 1977 ABD ve İspanyol patentlerine dayanılarak, bir anot ön yüzü ve bir katot arka yüzü olan pratik bir iki yüzeyli hücre önerildi; daha önce bildirilen öneriler ve girişimlerde her iki yüz de anodikti ve hücreler arasındaki bağlantı karmaşık ve pahalıydı.[77][78][79] 1980 yılında, Luque'un ekibinde bir doktora öğrencisi olan Andrés Cuevas, beyaz bir arka plan sağlandığında, iki yüzeyli güneş hücrelerinin çıkış gücünde, aynı yönlendirilmiş ve eğimli tek yüzlü olanlara göre % 50'lik bir artış olduğunu deneysel olarak kanıtladı.[80] 1981'de Isofoton şirketi, geliştirilen iki yüzeyli hücreleri üretmek için Malaga'da kuruldu ve böylece bu FV hücre teknolojisinin bu alanda ilk sanayileşmesi sağlandı. İlk üretim kapasitesi 300 kW / yıl olan iki yüzeyli güneş hücreleri ile Isofoton'un üretiminin ilk dönüm noktaları, 1986 yılında Iberdrola elektrik dağıtım firması için inşa edilen San Agustín de Guadalix'deki 20kWp enerji santrali ve 1988 yılında İspanya uluslararası yardım ve işbirliği programları tarafından finanse edilen Noto Gouye Diama köyünde (Senegal) 20kWp'lik bir şebekeden bağımsız kurulum oldu.

Üretim maliyetlerinin düşmesi nedeniyle firmalar 2010 yılından itibaren yine ticari iki yüzeyli (bifacial) güneş panelleri üretmeye başladılar. 2017'ye kadar, Kuzey Amerika'da iki yüzeyli(bifacial) paneller sağlayan en az sekiz sertifikalı fotovoltaik panel üreticisi mevcuttu. Uluslararası Fotovoltaik Teknoloji Yol Haritası (ITRPV) tarafından, iki yüzeyli(bifacial) teknolojinin küresel pazar payının 2016'da% 5'in altından 2027'de% 30'a çıkacağı tahmin edilmektedir.[81]

İki yüzeyli(bifacial) teknolojiye olan önemli ilgi nedeniyle, yakın zamanda yapılan bir çalışmada, dünya çapında iki yüzeyli (bifacial) güneş panellerinin performansı ve optimizasyonu araştırılmıştır.[82][83] Sonuçlar, dünya genelinde, araziye monte edilen iki yüzeyli modüllerin,% 25'lik bir zemin albedo katsayısı için (beton ve bitki örtüleri için tipik) tek yüzlü (monofacial) muadillerine kıyasla yıllık elektrik veriminde yalnızca ~% 10 kazanç sağlayabildiğini göstermiştir. Ancak paneller yerden 1 m yukarı kaldırılarak ve zemin albedo katsayısı% 50'ye yükseltilerek kazanç ~% 30'a yükseltilebileceği ayrıca tespit edilmiştir. Applied Energy dergisinde Sun ve ekibi tarafından yayınlanan araştırmada ayrıca iki yüzeyli güneş modüllerini analitik olarak optimize edebilen bir dizi ampirik denklem de türetilmiştir. Buna ek olarak, çift eksenli izleyicilerdeki iki yüzeyli paneller, tek yüzlü emsallerine göre yılda % 14, yoğun kış aylarında ise % 40 daha fazla elektrik ürettiği için, karlı ortamlarda iki yüzeyli panellerin geleneksel panellerden daha iyi çalıştığına dair kanıtlar mevcuttur.[84]

Tüm dünyada rastgele herhangi bir konumda iki yüzeyli modüllerin performansını modellemek için çevrimiçi bir simülasyon aracı mevcuttur. 24 Şubat 2021 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. Ayrıca bu simulasyon aracıyla iki yüzeyli modüller, eğim açısı, azimut açısı ve yerden yüksekliğin bir fonksiyonu olarak optimize edilebilmektedir.[85]

Ara Kuşak[değiştir | kaynağı değiştir]

Güneş hücresi araştırmalarında Ara kuşak fotovoltaikleri, bir hücrenin verimliliği üzerindeki Shockley-Queisser sınırını aşmak için yöntemler sağlamaktadır. Değerlik(valans) ve iletim kuşakları [ katıların elektrik iletkenliğini belirleyen kuşaklar] arasında bir ara kuşak (IB:intermediate band) enerji seviyesi sağlar. Teorik olarak, bir IB'nin dahil edilmesi , bant aralığından daha az enerjiye sahip iki fotonun , değerlik bandından iletim bandına bir elektronu uyarmasına izin verir. Bu, indüklenen foto akımı ve dolayısıyla verimliliği arttırır.[86]

İspanyol bilim insanları Luque ve Marti ilk olarak ayrıntılı terazi kullanarak bir orta aralıklı enerji seviyesine sahip bir ara kuşak cihazı için teorik bir sınır türetmiştir. Ara kuşakta hiçbir taşıyıcı toplanmadığını ve cihazın tam konsantrasyon altında olduğunu varsaydılar. Değerlik veya iletim kuşağından IB (Ara Kuşak) 0.71eV ile 1.95eV'lik bir bant aralığı için maksimum verimi % 63,2 olarak buldular. Tek güneş (one-sun) ışığı altında sınırlayıcı verimlilik% 47'dir.[87]

Sıvı Mürekkepler[değiştir | kaynağı değiştir]

2014 yılında, California NanoSystems Enstitüsü'ndeki araştırmacılar, güneş hücreleri için kesterit ve perovskit kullanımının elektrik enerjisi dönüştürme verimliliğini artırdığını keşfettiler.[88]

Yükseltme Çevrimi ve Alçaltma çevrimi[değiştir | kaynağı değiştir]

Foton yükseltme çevrimi, bir yüksek enerjili foton üretmek için iki düşük enerjili ( örneğin kızılötesi) fotonun kullanılması işlemidir; alçaltma çevrimi, iki düşük enerjili foton üretmek için bir yüksek enerjili foton ( örneğin ultraviyole) kullanma işlemidir. Bu tekniklerden herhangi biri, güneş fotonlarının daha verimli kullanılmasına izin vererek daha yüksek verimli güneş hücreleri üretmek için kullanılabilir. Bununla birlikte zorluk, yukarı veya aşağı dönüşüm sergileyen mevcut fosforların çevrim verimliliğinin düşük olması ve tipik olarak dar bant olmasıdır.

Bir yükseltme çevrim tekniği, kızılötesi radyasyonu görünür ışığa dönüştürmek için lüminesansından yararlanarak lantanit katkılı (doplanmış) (Er3+ , Yb3+, Ho3+veya kombinasyonları) malzemeleri dahil etmektir. Yükseltme Çevrimi işlemi, iki kızılötesi foton, (yüksek enerjili) soğurulabilen bir foton oluşturmak için nadir toprak iyonları tarafından abosrbe edildiğinde gerçekleşir. Örnek olarak, enerji aktarımı yükseltme çevrimi işlemi (ETU), yakın kızılötesinde uyarılmış iyonlar arasında birbirini izleyen aktarım işlemlerinden oluşur. Yükseltme çevrimi sağlayan malzeme, silikondan geçen kızılötesi ışığı absorbe etmek için güneş hücresinin altına yerleştirilebilir. Yararlı iyonlar en çok üç değerlikli durumda bulunur. Er+ iyonlar en çok kullanılanlardır. Er3+ iyonlar 1.54 µm civarında güneş radyasyonunu absorbe eder . İki Er3+ bu radyasyonu emen iyonlar, bir üst dönüştürme işlemi yoluyla birbirleriyle etkileşime girebilir. Uyarılmış iyon, güneş hücresi tarafından emilen Si bant aralığının üzerine ışık yayar ve akım üretebilen ek bir elektron deliği çifti oluşturur. Ancak, artan verimlilik küçüktür. Ek olarak, floroindat camlar düşük fonon Ho3+ katkılı uygun matris olarak önerilmiştir.[89]

Işık Soğurucu Boyalar[değiştir | kaynağı değiştir]

Boyaya duyarlı güneş hücreleri (BDGH-DSSC'ler) düşük maliyetli malzemelerden yapılmıştır ve ayrıntılı üretim ekipmanına ihtiyaç duymazlar, bu nedenle kendin yap tarzında yapılabilirler. Kabaca, eski katı hal hücre tasarımlarından önemli ölçüde daha ucuz olmalıdır. DSSC'ler esnek tabakalar halinde tasarlanabilir ve dönüşüm verimliliği en iyi ince film hücrelerden daha az olmasına rağmen, fiyat / performans oranı fosil yakıt elektrik üretimi ile rekabet etmelerine izin verecek kadar yüksek olabilir.

Tipik olarak bir rutenyum metalorganik boya (Ru-merkezli), ince bir titanyum dioksit filmi üzerine adsorbe edilen, ışık emici malzemenin bir tek tabakası olarak kullanılır. Boyaya duyarlı güneş hücresi, yüzey alanını (yaklaşık 10 m2 / g düz tek kristal ile karşılaştırıldığında 200-300 m2 / g TiO2) büyük ölçüde büyütmek için bu mezopartikülat titanyum dioksit (TiO2) katmanına dayanır ve bu da güneş hücresi alanı başına daha fazla sayıda boyaya izin verir (bu da akımı arttırır). Işık emici boyadan gelen fotojenere elektronlar n-tipi TiO2ye geçirilir ve delikler boyanın diğer tarafındaki bir elektrolit tarafından emilir. Devre, sıvı veya katı olabilen elektrolit içindeki bir redoks çifti ile tamamlanır. Bu tip hücre, malzemelerin daha esnek kullanımına izin verir ve tipik olarak serigrafi veya ultrasonik nozullarla üretilir ve döküm güneş hücreleri için kullanılanlardan daha düşük işleme maliyetleri potansiyeli vardır. Bununla birlikte, bu hücrelerdeki boyalar da ısı ve UV ışığı altında bozunur ve montajda kullanılan çözücüler nedeniyle hücre muhafazasının sızdırmaz hale getirilmesi zordur. Bu nedenle araştırmacılar, sızıntıyı önlemek için katı bir elektrolit kullanan katı hal boyaya duyarlı güneş hücreleri geliştirmekteler.[90] DSSC güneş modüllerinin ilk ticari sevkiyatı Temmuz 2009'da G24i Innovations firması tarafından gerçekleştirildi.[91]

Kuantum noktaları[değiştir | kaynağı değiştir]

Kuantum nokta güneş hücreleri (KNGH-QDSC'ler), Gratzel hücresine veya boyayla duyarlılaştırılmış güneş hücresi mimarisine dayanır, ancak ışık emiciler olarak organik veya organometalik boyalar yerine kuantum noktaları( CdS, CdSe, Sb2S3 PbS, vb. gibi)oluşturmaya yetecek kadar küçük kristalit boyutlarıyla üretilmiş düşük bant aralıklı yarı iletken nanopartiküller kullanır. Cd ve Pb bazlı bileşiklerle ilişkili toksisiteye bağlı olarak, geliştirilmekte olan bir dizi "yeşil" Kuantum Nokta hassaslaştırıcı (CuInS 2, CuInSe 2 ve CuInSeS gibi )materyal de vardır.[92] Kuantum Nokta boyut nicelemesi, bant boşluğunun basitçe partikül boyutunu değiştirerek ayarlanmasını sağlar. Ayrıca yüksek yok olma katsayılarına sahipler ve çoklu eksiton oluşumu olasılığını gösterirler.[93]

Bir KNGH'de, bir boyaya duyarlı güneş hücresinde olduğu gibi, bir mezogözenekli titanyum dioksit nanopartikül tabakası hücrenin omurgasını oluşturur. Bu TiO2 katman daha sonra kimyasal banyo biriktirme, elektroforetik biriktirme veya ardışık iyonik katman adsorpsiyonu ve reaksiyonu kullanılarak yarı iletken kuantum noktalarla kaplanarak fotoaktif hale getirilebilir. Elektrik devresi daha sonra sıvı veya katı bir redoks çifti kullanılarak tamamlanır . QDSC'lerin etkinliği [94] , hem sıvı bağlantı [95] hem de katı hal hücreleri [96] için gösterilen% 5'in üzerine çıkmıştır ve bildirilen en yüksek verimlilik% 11.91'dir.[97] Prashant Kamat [98], araştırma grubu, üretim maliyetlerini düşürmek amacıyla TiO2 ve CdSe ile yapılan ve% 1'in üzerinde verimlilikle herhangi bir iletken yüzeye tek adımda uygulanabilen bir güneş boyası gösterdi.[99] Bununla birlikte, Kuantum Nokta Güneş Hücrelerinde kuantum noktalarının (QD'ler) emilimi oda sıcaklığında zayıftır.[100] Plazmonik nanopartiküller, QD'lerin (örneğin nanostarlar) zayıf absorpsiyonunu ele almak için kullanılabilir.[101] QD'lerin bant içi ve bantlar arası geçişini harekete geçirmek için harici bir kızılötesi pompalama kaynağı eklemek başka bir çözümdür.

Organik / Polimer Güneş Hücreleri[değiştir | kaynağı değiştir]

Organik güneş hücreleri ve polimer güneş hücreleri organik yarı iletken ince filmlerden (tipik olarak 100 nm), polifenilen vinilen gibi polimerler ve bakır ftalosiyanin (mavi veya yeşil organik pigment) gibi küçük moleküllü bileşikler ve PCBM gibi karbon fullerenler ve fulleren türevlerinden yapılır .

Sıvı çözümden işlenebilirler, basit bir rulodan ruloya baskı işlemi imkanı sunar ve potansiyel olarak ucuz, büyük ölçekli üretime yol açar. Ek olarak, bu hücreler mekanik esnekliğin ve tek kullanımın önemli olduğu bazı uygulamalar için faydalı olabilir. Bununla birlikte, mevcut hücre verimlilikleri çok düşüktür ve pratik cihazlar esasen mevcut değildir.

İletken polimerler kullanılarak bugüne kadar elde edilen enerji dönüşüm verimleri, inorganik malzemelere kıyasla çok düşüktür. Bununla birlikte, Konarka Power Plastik [102] %8,3 verimliliğe ve 2012 yılında organik tandem hücreler % 11,1 verimliliğe ulaşmıştır.[kaynak belirtilmeli]

Organik bir cihazın aktif bölgesi, bir elektron vericisi ve bir elektron alıcısı olmak üzere iki malzemeden oluşur. Bir foton, tipik olarak verici materyalde bir elektron deliği çiftine dönüştürüldüğünde, yükler, diğer güneş hücresi türlerinin aksine, eksiton verici-alıcı arayüzüne yayıldığında ayrılan bir eksiton biçiminde bağlı kalma eğilimindedir. Çoğu polimer sisteminin kısa eksiton difüzyon uzunlukları, bu tür cihazların verimini sınırlama eğilimindedir. Nanoyapılı arayüzler, bazen toplu hetero bağlantılar şeklinde, performansı artırabilir.[103]

2011 yılında, MIT ve Michigan Eyaleti araştırmacıları, spektrumun ultraviyole ve yakın kızılötesi kısımlarını küçük moleküllü bileşiklerle seçici olarak absorbe ederek elde edilen, insan gözüne % 65'ten fazla şeffaflığa, % 2'ye yakın bir güç verimliliğine sahip güneş hücreleri geliştirdiler.[104][105] UCLA'daki araştırmacılar daha yakın zamanda, aynı yaklaşımı izleyerek,% 70 şeffaf ve % 4 güç dönüştürme verimliliğine sahip analog bir polimer güneş hücresi geliştirdiler.[106][107][108] Bu hafif, esnek hücreler, düşük bir maliyetle toplu olarak üretilebilir ve güç üreten pencereler oluşturmak için kullanılabilir.

2013 yılında araştırmacılar,% 3 verimlilikle polimer hücreleri açıkladı. Kendilerini farklı katmanlar halinde düzenleyen kendiliğinden birleşen organik malzemeler olan blok kopolimerleri kullandılar. Araştırma, yaklaşık 16 nanometre genişliğinde bantlara ayrılan P3HT-b-PFTBT'ye odaklanmıştır.[109][110]

Uyarlanabilir-Adaptif- hücreler[değiştir | kaynağı değiştir]

Adaptif hücreler, çevresel koşullara bağlı olarak soğurma / yansıma özelliklerini değiştirir. Uyarlanabilir bir malzeme, gelen ışığın yoğunluğuna ve açısına yanıt verir. Hücrenin ışığın en yoğun olduğu bölümünde, hücre yüzeyi yansıtıcıdan uyarlanmaya dönüşerek ışığın hücreye girmesine izin verir. Hücrenin diğer kısımları, hücre içinde emilen ışığın tutulmasını artırarak yansıtıcı kalır.[111]

2014 yılında, uyarlanabilir bir yüzeyi, emileni tabakanın kenarlarında bir ışık emiciye yönlendiren bir cam alt tabaka ile birleştiren bir sistem geliştirildi. Sistem ayrıca, ışığı uyarlanabilir yüzeye yoğunlaştırmak için bir dizi sabit lens / ayna içermekteydi. Gün boyunca yoğun ışık hücre yüzeyi boyunca hareket eder. Bu yüzey, ışık en yoğun olduğu zaman ışığı soğurur ve ışık yüzeyden uzaklaştıktan sonra yansıtıcı özelliğine geri döner.[111]

Yüzey Tekstürleme (Dokulama)[değiştir | kaynağı değiştir]

Solar Impulse uçakları, tamamen fotovoltaik hücrelerden güç alan İsviçre tasarımı tek koltuklu tek kanatlı uçaklardır.

Geçtiğimiz yıllarda araştırmacılar, verimliliği en üst düzeye çıkarırken güneş hücrelerinin fiyatını düşürmeye çalıştılar. İnce film güneş hücresi, ışık emme verimliliği pahasına çok daha düşük kalınlığa sahip, uygun maliyetli ikinci nesil bir güneş hücresi tipidir. Azaltılmış kalınlık ile ışık emme verimini en üst düzeye çıkarmak için çalışmalar yapılmıştır. Yüzey tekstüre etme, soğurulan ışığı en üst düzeye çıkarmak için optik kayıpları azaltmak için kullanılan tekniklerden biridir. Şu anda, silisyum fotovoltaik üretiminde yüzey tekstüre teknikleri büyük ilgi görmektedir. Yüzey tekstüre etme birçok yöntemle yapılabilir. Tek kristalli silisyum substratın dağlanması, anizotropik dağlayıcılar kullanılarak yüzey üzerinde rastgele dağıtılmış kare tabanlı piramitler üretebilir.[112] Son araştırmalar, c-Si yonga plakaların (wafer) nano ölçekli ters piramitler oluşturmak için asitle kazınabileceğini (oyulabileceğini) göstermektedir. Çok kristalli silisyum (mc-Si) güneş hücreleri, daha düşük kristalografik kalite nedeniyle, tek kristal güneş hücrelerinden daha az etkilidir, ancak mc-Si güneş hücreleri, üretim zorluklarının daha az olması nedeniyle hala yaygın olarak kullanılmaktadır. Çok kristalli (Multi Kristal) güneş hücrelerinin, izotropik aşındırma (kazıma) veya fotolitografi teknikleriyle monokristal silisyum hücrelerinki ile karşılaştırılabilir güneş enerjisi dönüşüm verimliliği sağlamak için yüzeylerinin tekstüre (dokulandırılabileceği) edilebileceği bildirilmiştir.[113][114] Düz bir yüzey üzerindeki ışınların aksine, dokulu-tekstüre bir yüzeye gelen gelen ışık ışınları havaya geri yansımaz. Daha ziyade, yüzeyin geometrisi nedeniyle bazı ışık ışınları diğer yüzeye geri yansır. Bu işlem, artan ışık emilimi nedeniyle ışığı elektriğe dönüştürme verimliliğini önemli ölçüde artırır. Bu tekstürleme efekti ve ayrıca fotovoltaik güneş panelindeki diğer arayüzlerle etkileşim, zorlu bir optik simülasyon çalışmasıdır. Modelleme ve optimizasyon için özellikle verimli bir yöntem OPTOS formaliz yöntemidir.[115] 2012'de MIT'deki araştırmacılar, nano ölçekli ters piramitlerle dokulu c-Si filmlerinin, 30 kat daha kalın düzlemsel c-Si'ye kıyasla ışık emilimi sağlayabildiğini bildirdi.[116] Yansıma önleyici kaplama ile birlikte yüzey tekstüre tekniği, ince film silisyum güneş hücresi içindeki ışık ışınlarını etkili bir şekilde yakalayabilir. Sonuç olarak, ışık ışınlarının emilimi arttıkça güneş hücresi için gerekli kalınlık azalır.

Kapsülleme[değiştir | kaynağı değiştir]

Güneş hücreleri, hassas güneş hücre bölgelerini, çalışma sırasında veya dışarıda kullanıldığında nem, kir, buz ve diğer koşullarla temas etmeye karşı korumak için genellikle şeffaf bir polimerik reçine içinde kapsüllenir. Enkapsülantlar genellikle polivinil asetat veya camdan yapılır. Enkapsülantların çoğu yapı ve kompozisyon bakımından tekdüze olup, reçine içindeki ışığın toplam dahili yansımasından kaynaklanan ışık hapsine bağlı olarak ışık toplanmasını arttırır. Daha fazla ışık toplaması sağlamak için enkapsülantın yapılandırılmasına yönelik araştırmalar yapılmıştır. Bu tür enkapsülantlar arasında pürüzlü cam yüzeyler,[117] kırınım elemanları,[118] prizma dizileri,[119] hava prizmaları,[120] v-oluklar,[121] dağınık elemanlar ve çok yönlü dalga kılavuzu dizileri bulunmaktadır.[122] Prizma dizileri, toplam güneş enerjisi dönüşümünde genel olarak% 5'lik bir artış göstermektedir. Dikey olarak hizalanmış geniş bant dalga kılavuzlarından oluşan diziler, kısa devre akımında % 20'ye varan bir artış sağlayan optimize edilmiş yapılarla, normal insidansta % 10'luk bir artış ve % 4'e kadar geniş açılı toplama artışı sağlar [123][124] Kızılötesi ışığı görünür ışığa dönüştüren aktif kaplamalar % 30 artış göstermiştir.[125] Plazmonik ışık saçılımını tetikleyen nanopartikül kaplamalar, geniş açılı dönüşüm verimliliğini % 3'e kadar artırır. Metalik ön kontakları etkili bir şekilde "gizlemek" için kapsülleme malzemelerinde optik yapılar da yaratılmıştır.[126][127]

Üretim[değiştir | kaynağı değiştir]

Eski tipi güneş enerjili hesap makinesi

Güneş hücreleri, diğer yarı iletken cihazlarla aynı proses ve üretim tekniklerinden bazılarını paylaşır. Bununla birlikte, yarı iletken imalatının temizliği ve kalite kontrolü için katı gereklilikler, güneş pilleri için daha rahattır ve bu durum maliyetleri düşürür.

Polikristal silisyum yonga plakaları (wafer), blok döküm silikon külçelerin tel testereyle kesilmesiyle 180 ila 350 mikrometrelik wafer haline getirilir. Yonga Plaka (Wafer)lar genellikle hafif p-tipi katkılıdır. Plakaların ön tarafında n-tipi katkı maddelerinin bir yüzey difüzyonu gerçekleştirilir. Bu, yüzeyin birkaç yüz nanometre altında bir bağlantı noktası oluşturur.

Yansıma önleyici kaplamalar daha sonra tipik olarak güneş hücresine bağlanan ışık miktarını artırmak için uygulanır. Silisyum nitrür, mükemmel yüzey pasifleştirme özellikleri nedeniyle, titanyum dioksitin yerine yavaş yavaş tercih edilmeye başlanmıştır. Bu malzeme hücre yüzeyinde taşıyıcı rekombinasyonunu (yarı iletkende serbest elektronların deşiklerle birleşmesi) engeller. Plazma ile güçlendirilmiş kimyasal buhar biriktirme (PECVD) kullanılarak birkaç yüz nanometre kalınlığında bir katman uygulanır. Bazı güneş hücreleri, yansıma önleyici kaplamalar gibi wafera ulaşan ışık miktarını artıran dokulu ön yüzeylere sahiptir. Bu tür yüzeyler önce tek kristalli silisyuma, ardından çok kristalli silisyumlara uygulanmıştır.

Arka yüzeyde tam alanlı bir metal temas alanı yapılır ve ince "parmaklardan- finger" ve daha büyük "baralardan-busbar" oluşan ızgara benzeri bir metal temas alanı, bir gümüş macun kullanılarak ön yüzeye serigrafik olarak basılır. Bu, ilk olarak Bayer AG tarafından 1981'de kayıt altına alınan bir ABD patentinde açıklanan elektrotların uygulanması için "wet" olarak adlandırılan işlemin bir evrimidir.[128] Arka temas yüzeyi(Back Contact), tipik olarak alüminyum olan bir metal macunun serigrafik baskısı ile oluşturulur. Bazı tasarımlarda ızgara deseni kullanılsa da, genellikle bu temas arka kısmın tamamını kaplar. Macun daha sonra silisyumla omik temas halinde metal elektrotlar oluşturmak için birkaç yüz santigrat derecede ateşlenir. Bazı şirketler, verimliliği artırmak için ek bir galvanik kaplama adımı kullanır. Metal tema yüzeyleri yapıldıktan sonra, güneş pilleri düz teller veya metal şeritler ile birbirine bağlanır ve modüller veya yaygın adıyla "güneş panelleri" halinde birleştirilir. Güneş panellerinin ön tarafında bir temperli cam levha ve arkasında bir polimer kapsülleme malzemesi bulunur.

Üreticiler ve sertifikasyon[değiştir | kaynağı değiştir]

Bölgelere göre güneşhücresi üretimi [129]

Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı (NREL) güneş teknolojilerini test eder ve onaylar. Üç güvenilir grup güneş enerjisi ekipmanını sertifikalandırır: UL ve IEEE (ABD standartları) ve IEC (Avrupa Birliği Standartları).

Güneş hücreleri Japonya, Almanya, Çin, Tayvan, Malezya ve Amerika Birleşik Devletleri'nde hacimli olarak üretilirken, kurulu sistemlerde Avrupa, Çin, ABD ve Japonya baskındır (2013 itibarıyla% 94 veya daha fazla).[130] Diğer ülkelerde önemli miktarda güneş hücresi üretim kapasitesi kazanmaya başlamıştır.

Avrupa Komisyonu'nun Ortak Araştırma Merkezi tarafından yayınlanan yıllık "FV Durum Raporu" na göre, güneş enerjisi yatırımlarında% 9'luk bir düşüşe rağmen, küresel PV hücre / modül üretimi 2012'de% 10 arttı. 2009 ve 2013 yılları arasında hücre üretimi dört katına çıktı.[130][131][132]

Çin[değiştir | kaynağı değiştir]

2013'ten beri Çin, dünyanın önde gelen güneş fotovoltaik sistemleri (FV) kurucusudur.[130] Eylül 2018 itibarıyla, dünyadaki fotovoltaik güneş modüllerinin yüzde altmışı Çin'de üretilmiştir.[133] Mayıs 2018 itibarıyla, dünyanın en büyük fotovoltaik tesisi Çin'deki Tengger çölünde bulunuyor.[134] 2018'de Çin, sonraki 9 ülkenin toplamından daha fazla kurulu fotovoltaik kapasite (GW cinsinden) eklemiştir.[135]

Malezya[değiştir | kaynağı değiştir]

2014 yılında Malezya, Çin ve Avrupa Birliği'nin ardından dünyanın üçüncü büyük fotovoltaik ekipman üreticisiydi.[136]

Amerika Birleşik Devletleri[değiştir | kaynağı değiştir]

ABD'de güneş enerjisi üretimi son 6 yılda ikiye katlanmıştır.[137] Bu durumu, önce kaliteli silisyumun [138][139][140] fiyatının düşmesi ve daha sonra sadece fotovoltaik güneş panellerinin (modüllerin) küresel olarak düşen maliyeti sağlamıştır.[134][141] 2018'de ABD,% 21'lik bir artışla 10.8GW kurulu güneş fotovoltaik enerjisi eklemiştir.[135]

Bertaraf[değiştir | kaynağı değiştir]

Güneş hücreleri zamanla bozulur ve verimliliklerini kaybeder. Çöl veya kutup gibi aşırı iklimlerdeki güneş hücreleri sırasıyla şiddetli UV ışığına ve kar yüklerine maruz kalma nedeniyle bozulmaya daha yatkındır.[142] Genellikle, güneş panellerine kullanımdan kaldırılmadan önce 25-30 yıllık bir ömür verilir.[143]

Uluslararası Yenilenebilir Enerji Ajansı, 2016 yılında üretilen güneş paneli atığı miktarının 43.500-250.000 metrik ton olduğunu tahmin etmektedir. Bu sayının 2030 yılına kadar önemli ölçüde artacağı ve 2050'de 60-78 milyon metrik tonluk tahmini atık hacmine ulaşacağı tahmin edilmektedir.[144]

Geri dönüşüm[değiştir | kaynağı değiştir]

Güneş panelleri farklı yöntemlerle geri dönüştürülür. Geri dönüşüm süreci, Si modüllerini parçalamak ve çeşitli malzemeleri geri kazanmak için modül geri dönüşümü, hücre geri dönüşümü ve atık işleme olmak üzere üç aşamalı bir süreci, içerir. Geri kazanılan metaller ve silisyum, güneş enerjisi endüstrisinde yeniden kullanılabilir ve bugünkü gümüş (Ag) ve güneş sınıfı silisyum fiyatları üzerinden modül başına 11–12$ gelir elde edilebilir.

Bazı güneş modülleri (Örneğin: First Solar CdTe güneş modülü), kırıldığında olasılıkla toprağa sızabilecek ve çevreyi kirletebilecek kurşun ve kadmiyum gibi toksik maddeler içerir. İlk Güneş paneli geri dönüşüm tesisi 2018'de Fransa'nın Rousset şehrinde açılmıştır. Yılda 1300 ton güneş paneli atığını geri dönüştürecek ve kapasitesini 4000 tona çıkarabilecek şekilde tasarlanmıştır.[145][146]

Ayrıca bakınız[değiştir | kaynağı değiştir]

Şablon:Portal inline</img>

Kaynakça[değiştir | kaynağı değiştir]

 

Dış bağlantılar[değiştir | kaynağı değiştir]

  1. ^ a b Solar Cells 14 Nisan 2021 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.. chemistryexplained.com Kaynak hatası: Geçersiz <ref> etiketi: "chemistryexplained.com" adı farklı içerikte birden fazla tanımlanmış (Bkz: Kaynak gösterme)
  2. ^ "Solar cells – performance and use". solarbotic s.net. 20 Nisan 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Nisan 2021. 
  3. ^ Sustainable energy systems engineering: the complete green building design resource. McGraw Hill Professional. 2007. ISBN 978-0-07-147359-0. 
  4. ^ "The Nobel Prize in Physics 1921: Albert Einstein" 5 Ekim 2008 tarihinde WebCite sitesinde arşivlendi, Nobel Prize official page
  5. ^ "Light sensitive device" U.S. Patent 2.402.662 Issue date: June 1946
  6. ^ "Physical Review". 22 Ağustos 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Nisan 2021. 
  7. ^ Introduction to the World of Semiconductors (page 7 28 Temmuz 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.)
  8. ^ "April 25, 1954: Bell Labs Demonstrates the First Practical Silicon Solar Cell". APS News. American Physical Society. 18 (4). April 2009. 28 Ocak 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Nisan 2021. 
  9. ^ Physics for the IB Diploma Full Colour. Cambridge University Press. 28 Ocak 2010. ISBN 978-0-521-13821-5. 
  10. ^ New Perspectives on Surface Passivation: Understanding the Si-Al2O3 Interface (PDF). Springer. 2016. s. 13. ISBN 9783319325217. 4 Mart 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 24 Nisan 2021. 
  11. ^ History of Semiconductor Engineering. Springer Science & Business Media. 2007. ss. 120 & 321-323. ISBN 9783540342588. 
  12. ^ New Perspectives on Surface Passivation: Understanding the Si-Al2O3 Interface (PDF). Springer. 2016. ISBN 9783319325217. 4 Mart 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 24 Nisan 2021. 
  13. ^ "International Space Station Solar Arrays". NASA. 31 Temmuz 2017. 17 Haziran 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 10 Mayıs 2019. 
  14. ^ a b c d Perlin 1999.
  15. ^ Chasing the Sun: Solar Adventures Around the World. New Society Publishers. 2005. s. 84. ISBN 9781550923124. 
  16. ^ "Power from Sunshine": A Business History of Solar Energy (PDF). Harvard Business School. 2012. ss. 22-23. 4 Mart 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 24 Nisan 2021. 
  17. ^ The National Science Foundation: A Brief History 18 Mart 2021 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., Chapter IV, NSF 88-16, 15 July 1994 (retrieved 20 June 2015)
  18. ^ "Cherry Hill revisited: Background events and photovoltaic technology status". AIP Conference Proceedings. National Center for Photovoltaics (NCPV) 15th Program Review Meeting. AIP Conference Proceedings. 462. 1999. s. 785. doi:10.1063/1.58015. 
  19. ^ Deyo, J. N., Brandhorst, H. W., Jr., and Forestieri, A. F., Status of the ERDA/NASA photovoltaic tests and applications project 25 Şubat 2021 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., 12th IEEE Photovoltaic Specialists Conf., 15–18 Nov 1976
  20. ^ Reed Business Information (18 Ekim 1979). "The multinational connections-who does what where". New Scientist. Reed Business Information. ISSN 0262-4079. 
  21. ^ Buhayar, Noah (28 January 2016) Warren Buffett controls Nevada’s legacy utility. Elon Musk is behind the solar company that’s upending the market. Let the fun begin. 16 Şubat 2017 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. Bloomberg Businessweek
  22. ^ "Sunny Uplands: Alternative energy will no longer be alternative". The Economist. 21 Kasım 2012. 29 Ocak 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 28 Aralık 2012. 
  23. ^ a b Solar Stocks: Does the Punishment Fit the Crime? 10 Mayıs 2013 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.. 24/7 Wall St. (6 October 2011). Retrieved 3 January 2012. Kaynak hatası: Geçersiz <ref> etiketi: "247wallst.com" adı farklı içerikte birden fazla tanımlanmış (Bkz: Kaynak gösterme)
  24. ^ "Plunging Cost of Solar PV (Graphs)". Clean Technica. 7 Mart 2013. 24 Ekim 2013 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 18 Mayıs 2013. 
  25. ^ "Snapshot of Global PV 1992–2014" (PDF). International Energy Agency – Photovoltaic Power Systems Programme. 30 Mart 2015. 30 Mart 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Nisan 2021. 
  26. ^ a b Yu (1 Aralık 2016). "Design and fabrication of silicon nanowires towards efficient solar cells" (PDF). Nano Today. 11 (6): 704-737. doi:10.1016/j.nantod.2016.10.001. 23 Temmuz 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 24 Nisan 2021.  Kaynak hatası: Geçersiz <ref> etiketi: ":1" adı farklı içerikte birden fazla tanımlanmış (Bkz: Kaynak gösterme)
  27. ^ Mann (1 Kasım 2014). "The energy payback time of advanced crystalline silicon PV modules in 2020: a prospective study". Progress in Photovoltaics: Research and Applications. 22 (11): 1180-1194. doi:10.1002/pip.2363. ISSN 1099-159X. 
  28. ^ "BP Global – Reports and publications – Going for grid parity". 8 Haziran 2011 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 4 Ağustos 2012. . Bp.com. Retrieved 19 January 2011.
  29. ^ BP Global – Reports and publications – Gaining on the grid. Bp.com. August 2007.
  30. ^ The Path to Grid Parity. bp.com
  31. ^ Peacock, Matt (20 June 2012) Solar industry celebrates grid parity 29 Kasım 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., ABC News.
  32. ^ Baldwin, Sam (20 April 2011) Energy Efficiency & Renewable Energy: Challenges and Opportunities. Clean Energy SuperCluster Expo Colorado State University. U.S. Department of Energy.
  33. ^ "Small Chinese Solar Manufacturers Decimated in 2012 | Solar PV Business News | ENF Company Directory". Enfsolar.com. 8 Ocak 2013. 30 Aralık 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 1 Haziran 2013. 
  34. ^ "What is a solar panel and how does it work?". Energuide.be. Sibelga. 4 Ocak 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 3 Ocak 2017. 
  35. ^ Martin (30 Aralık 2016). "Solar Panels Now So Cheap Manufacturers Probably Selling at Loss". Bloomberg View. Bloomberg LP. 1 Ocak 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 3 Ocak 2017. 
  36. ^ Shankleman (3 Ocak 2017). "Solar Could Beat Coal to Become the Cheapest Power on Earth". Bloomberg View. Bloomberg LP. 3 Ocak 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 3 Ocak 2017. 
  37. ^ a b Kumar (3 Ocak 2017). "Predicting efficiency of solar cells based on transparent conducting electrodes". Journal of Applied Physics. 121 (1): 014502. doi:10.1063/1.4973117. ISSN 0021-8979.  Kaynak hatası: Geçersiz <ref> etiketi: "kumar2017" adı farklı içerikte birden fazla tanımlanmış (Bkz: Kaynak gösterme)
  38. ^ "Solar Cell Efficiency | PVEducation". www.pveducation.org. 31 Ocak 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 31 Ocak 2018. 
  39. ^ "T.Bazouni: What is the Fill Factor of a Solar Panel". 26 Nisan 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 17 Şubat 2009. 
  40. ^ Rühle (8 Şubat 2016). "Tabulated Values of the Shockley-Queisser Limit for Single Junction Solar Cells". Solar Energy. 130: 139-147. doi:10.1016/j.solener.2016.02.015. 
  41. ^ Vos (1980). "Detailed balance limit of the efficiency of tandem solar cells". Journal of Physics D: Applied Physics. 13 (5): 839. doi:10.1088/0022-3727/13/5/018. 
  42. ^ Bullis, Kevin (13 June 2014) Record-Breaking Solar Cell Points the Way to Cheaper Power 27 Kasım 2015 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.. MIT Technology Review
  43. ^ Dimroth (2016). "Four-Junction Wafer Bonded Concentrator Solar Cells". IEEE Journal of Photovoltaics. 6 (1): 343-349. doi:10.1109/jphotov.2015.2501729. 
  44. ^ a b "20% Efficient Solar Cell on EpiWafer". Fraunhofer ISE. 14 Eylül 2015. 27 Şubat 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 15 Ekim 2015. 
  45. ^ a b Drießen (2016). "Solar Cells with 20% Efficiency and Lifetime Evaluation of Epitaxial Wafers". Energy Procedia. 92: 785-790. doi:10.1016/j.egypro.2016.07.069. ISSN 1876-6102. 
  46. ^ "Solar cell sets world record with a stabilized efficiency of 13.6%". Phys.org. 4 Haziran 2015. 26 Kasım 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Nisan 2021. 
  47. ^ 30.2% Efficiency – New Record for Silicon-based Multi-junction Solar Cell — Fraunhofer ISE[ölü/kırık bağlantı]. Ise.fraunhofer.de (9 November 2016). Retrieved 15 November 2016.
  48. ^ Essig (September 2017). "Raising the one-sun conversion efficiency of III–V/Si solar cells to 32.8% for two junctions and 35.9% for three junctions". Nature Energy. 2 (9): 17144. doi:10.1038/nenergy.2017.144. ISSN 2058-7546. 
  49. ^ "Monocrystalline Solar Modules". 16 Eylül 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 27 Ağustos 2020. 
  50. ^ Gaucher (2016). "Ultrathin Epitaxial Silicon Solar Cells with Inverted Nanopyramid Arrays for Efficient Light Trapping". Nano Letters. 16 (9): 5358-64. doi:10.1021/acs.nanolett.6b01240. PMID 27525513. 
  51. ^ Chen (2016). "Nanophotonics-based low-temperature PECVD epitaxial crystalline silicon solar cells". Journal of Physics D: Applied Physics. 49 (12): 125603. doi:10.1088/0022-3727/49/12/125603. ISSN 0022-3727. 
  52. ^ Kobayashi (2015). "High efficiency heterojunction solar cells on n-type kerfless mono crystalline silicon wafers by epitaxial growth". Applied Physics Letters. 106 (22): 223504. doi:10.1063/1.4922196. ISSN 0003-6951. 
  53. ^ String ribbon silicon solar cells with 17.8% efficiency (PDF). Proceedings of 3rd World Conference on Photovoltaic Energy Conversion, 2003. 2. 18 Mayıs 2003. ss. 1293-1296. ISBN 978-4-9901816-0-4. 7 Nisan 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 24 Nisan 2021. 
  54. ^ "Photovoltaics - Sunlight to Electricity in One Step." Paul Maycock, Edward Stirewalt. Brick House Publishing Co, Andover, Mass. 1981. 
  55. ^ Edoff (March 2012). "Thin Film Solar Cells: Research in an Industrial Perspective". AMBIO. 41 (2): 112-118. doi:10.1007/s13280-012-0265-6. ISSN 0044-7447. PMC 3357764 $2. PMID 22434436. 
  56. ^ Fthenakis (2004). "Life cycle impact analysis of cadmium in CdTe PV production" (PDF). Renewable and Sustainable Energy Reviews. 8 (4): 303-334. doi:10.1016/j.rser.2003.12.001. 8 Mayıs 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 24 Nisan 2021. 
  57. ^ "IBM and Tokyo Ohka Kogyo Turn Up Watts on Solar Energy Production" 8 Mart 2021 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., IBM
  58. ^ Collins (2003). "Evolution of microstructure and phase in amorphous, protocrystalline, and microcrystalline silicon studied by real time spectroscopic ellipsometry". Solar Energy Materials and Solar Cells. 78 (1–4): 143. doi:10.1016/S0927-0248(02)00436-1. 
  59. ^ Pearce (2007). "Optimization of open circuit voltage in amorphous silicon solar cells with mixed-phase (amorphous+nanocrystalline) p-type contacts of low nanocrystalline content" (PDF). Journal of Applied Physics. 101 (11): 114301-114301-7. doi:10.1063/1.2714507. 14 Haziran 2011 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Nisan 2021. 
  60. ^ "The opto-electronic physics that broke the efficiency limit in solar cells". 2012 38th IEEE Photovoltaic Specialists Conference. 2012. s. 001556. doi:10.1109/PVSC.2012.6317891. ISBN 978-1-4673-0066-7. 
  61. ^ "Photovoltaics Report" (PDF). Fraunhofer ISE. 28 Temmuz 2014. 31 Ağustos 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 31 Ağustos 2014. 
  62. ^ Oku (June 2012). "Effects of germanium addition to copper phthalocyanine/fullerene-based solar cells". Central European Journal of Engineering. 2 (2): 248-252. doi:10.2478/s13531-011-0069-7. 
  63. ^ "Arşivlenmiş kopya". www.amazon.com. 27 Ocak 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Nisan 2021. 
  64. ^ Segev, Gideon; Mittelman, Gur; Kribus, Abraham (Mart 2012). "Equivalent circuit models for triple-junction concentrator solar cells". Solar Energy Materials and Solar Cells. 98: 57-65. doi:10.1016/j.solmat.2011.10.013. ISSN 0927-0248. 
  65. ^ Triple-Junction Terrestrial Concentrator Solar Cells 23 Mart 2006 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.. (PDF) Retrieved 3 January 2012.
  66. ^ Clarke, Chris (19 April 2011) San Jose Solar Company Breaks Efficiency Record for PV 25 Ekim 2014 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.. Optics.org. Retrieved 19 January 2011.
  67. ^ Cariou (2016). "Low temperature plasma enhanced CVD epitaxial growth of silicon on GaAs: a new paradigm for III-V/Si integration". Scientific Reports. 6: 25674. doi:10.1038/srep25674. ISSN 2045-2322. PMC 4863370 $2. PMID 27166163. 
  68. ^ Smith (2014). "Toward the Practical Limits of Silicon Solar Cells". IEEE Journal of Photovoltaics. 4 (6): 1465-1469. doi:10.1109/JPHOTOV.2014.2350695. 
  69. ^ Almansouri (2015). "Supercharging Silicon Solar Cell Performance by Means of Multijunction Concept". IEEE Journal of Photovoltaics. 5 (3): 968-976. doi:10.1109/JPHOTOV.2015.2395140. 
  70. ^ Essig (2016). "Realization of GaInP/Si Dual-Junction Solar Cells with 29.8% 1-Sun Efficiency". IEEE Journal of Photovoltaics. 6 (4): 1012-1019. doi:10.1109/JPHOTOV.2016.2549746. 
  71. ^ Richter (2013). "Reassessment of the Limiting Efficiency for Crystalline Silicon Solar Cells". IEEE Journal of Photovoltaics. 3 (4): 1184-1191. doi:10.1109/JPHOTOV.2013.2270351. 
  72. ^ "Arşivlenmiş kopya" (PDF). 27 Kasım 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 24 Nisan 2021. 
  73. ^ Kosasih (May 2018). "Characterising degradation of perovskite solar cells through in-situ and operando electron microscopy". Nano Energy. 47: 243-256. doi:10.1016/j.nanoen.2018.02.055. 26 Ocak 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Nisan 2021. 
  74. ^ Tian (Temmuz 2020). "Life cycle energy use and environmental implications of high-performance perovskite tandem solar cells". Science Advances (İngilizce). 6 (31): eabb0055. doi:10.1126/sciadv.abb0055. ISSN 2375-2548. PMC 7399695 $2. PMID 32789177. 
  75. ^ Gong (3 Temmuz 2015). "Perovskite photovoltaics: life-cycle assessment of energy and environmental impacts". Energy & Environmental Science (İngilizce). 8 (7): 1953-1968. doi:10.1039/C5EE00615E. ISSN 1754-5706. 19 Şubat 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Nisan 2021. 
  76. ^ "Radiation energy transducing device". Mori Hiroshi, Hayakawa Denki Kogyo KK. 3 Ekim 1961. 24 Şubat 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Nisan 2021. 
  77. ^ (A1) ES A. Luque: "Procedimiento para obtener células solares bifaciales" filing date 5 May 1977 453575 (A1) 
  78. ^ (A) US A. Luque: "Double-sided solar cell with self-refrigerating concentrator" filing date 21 November 1977 4169738 (A) 
  79. ^ Luque (1978). "Solar-Cell Behavior under Variable Surface Recombination Velocity and Proposal of a Novel Structure". Solid-State Electronics. 21 (5): 793-794. doi:10.1016/0038-1101(78)90014-X. 
  80. ^ Cuevas (1982). "50 Per cent more output power from an albedo-collecting flat panel using bifacial solar cells". Solar Energy. 29 (5): 419-420. doi:10.1016/0038-092x(82)90078-0. 
  81. ^ "International Technology Roadmap for Photovoltaic (ITRPV) – Home". www.itrpv.net. 21 Şubat 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 20 Şubat 2018. 
  82. ^ Sun (2018). "Optimization and performance of bifacial solar modules: A global perspective". Applied Energy. 212: 1601-1610. doi:10.1016/j.apenergy.2017.12.041. 
  83. ^ Khan (2017). "Vertical bifacial solar farms: Physics, design, and global optimization". Applied Energy. 206: 240-248. doi:10.1016/j.apenergy.2017.08.042. 
  84. ^ Burnham, Performance of Bifacial Photovoltaic Modules on a Dual-Axis Tracker in a High-Latitude, High-Albedo Environment, 2019 IEEE 46th Photovoltaic Specialists Conference (PVSC), Chicago, IL, USA, 2019, pp. 1320-1327.
  85. ^ Zhao (19 Şubat 2018). "Purdue Bifacial Module Calculator". doi:10.4231/d3542jb3c. 25 Şubat 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Nisan 2021. 
  86. ^ Luque (1997). "Increasing the Efficiency of Ideal Solar Cells by Photon Induced Transitions at Intermediate Levels". Physical Review Letters. 78 (26): 5014-5017. doi:10.1103/PhysRevLett.78.5014. 
  87. ^ "Ch. 13: Intermediate Band Solar Cells". Advanced Concepts in Photovoltaics. Energy and Environment Series. Vol. 11. Cambridge, UK: Royal Society of Chemistry. 2014. ss. 425-54. doi:10.1039/9781849739955-00425. ISBN 978-1-84973-995-5. 
  88. ^ Researchers use liquid inks to create better solar cells 6 Nisan 2021 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., Phys.org, 17 September 2014, Shaun Mason
  89. ^ Hernández-Rodríguez (September 2013). "Experimental enhancement of the photocurrent in a solar cell using upconversion process in fluoroindate glasses exciting at 1480nm". Solar Energy Materials and Solar Cells. 116: 171-175. doi:10.1016/j.solmat.2013.04.023. 
  90. ^ Wang (June 2003). "A stable quasi-solid-state dye-sensitized solar cell with an amphiphilic ruthenium sensitizer and polymer gel electrolyte". Nature Materials (İngilizce). 2 (6): 402-407. doi:10.1038/nmat904. ISSN 1476-4660. PMID 12754500. 
  91. ^ Dye Sensitized Solar Cells 24 Nisan 2011 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.. G24i.com (2 April 2014). Retrieved 20 April 2014.
  92. ^ Sharma (1 Ekim 2016). "Quantum dot sensitized solar cell: Recent advances and future perspectives in photoanode". Solar Energy Materials and Solar Cells. 155: 294-322. doi:10.1016/j.solmat.2016.05.062. ISSN 0927-0248. 
  93. ^ Semonin (2011). "Peak External Photocurrent Quantum Efficiency Exceeding 100% via MEG in a Quantum Dot Solar Cell". Science. 334 (6062): 1530-3. doi:10.1126/science.1209845. PMID 22174246. 
  94. ^ Santra (2012). "Mn-Doped Quantum Dot Sensitized Solar Cells: A Strategy to Boost Efficiency over 5%". Journal of the American Chemical Society. 134 (5): 2508-11. doi:10.1021/ja211224s. PMID 22280479. 
  95. ^ Moon (2010). "Sb2S3-Based Mesoscopic Solar Cell using an Organic Hole Conductor". The Journal of Physical Chemistry Letters. 1 (10): 1524. doi:10.1021/jz100308q. 
  96. ^ Kamat (2012). "Boosting the Efficiency of Quantum Dot Sensitized Solar Cells through Modulation of Interfacial Charge Transfer". Accounts of Chemical Research. 45 (11): 1906-15. doi:10.1021/ar200315d. PMID 22493938. 
  97. ^ Du (2016). "Zn–Cu–In–Se Quantum Dot Solar Cells with a Certified Power Conversion Efficiency of 11.6%". Journal of the American Chemical Society. 138 (12): 4201-4209. doi:10.1021/jacs.6b00615. PMID 26962680. 
  98. ^ Solar Cell Research || The Prashant Kamat lab at the University of Notre Dame 25 Şubat 2021 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.. Nd.edu (22 February 2007). Retrieved 17 May 2012.
  99. ^ Genovese (2012). "Sun-BelievableSolar Paint. A Transformative One-Step Approach for Designing Nanocrystalline Solar Cells". ACS Nano. 6 (1): 865-72. doi:10.1021/nn204381g. PMID 22147684. 
  100. ^ Yu (1 Mart 2017). "InGaAs and GaAs quantum dot solar cells grown by droplet epitaxy". Solar Energy Materials and Solar Cells. 161: 377-381. doi:10.1016/j.solmat.2016.12.024. 2 Ekim 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Nisan 2021. 
  101. ^ Wu (1 Nisan 2015). "Broadband efficiency enhancement in quantum dot solar cells coupled with multispiked plasmonic nanostars". Nano Energy. 13: 827-835. doi:10.1016/j.nanoen.2015.02.012. 
  102. ^ Konarka Power Plastic reaches 8.3% efficiency 3 Ekim 2011 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.. pv-tech.org. Retrieved 7 May 2011.
  103. ^ Mayer (2007). "Polymer-based solar cells". Materials Today. 10 (11): 28. doi:10.1016/S1369-7021(07)70276-6. 
  104. ^ Lunt (2011). "Transparent, near-infrared organic photovoltaic solar cells for window and energy-scavenging applications". Applied Physics Letters. 98 (11): 113305. doi:10.1063/1.3567516. 
  105. ^ Rudolf (20 Nisan 2011). "Transparent Photovoltaic Cells Turn Windows into Solar Panels". green.blogs.nytimes.com. 12 Mart 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Nisan 2021. 
  106. ^ "UCLA Scientists Develop Transparent Solar Cell". Enviro-News.com. 24 Temmuz 2012. 27 Temmuz 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Nisan 2021. 
  107. ^ Lunt (2011). "Practical Roadmap and Limits to Nanostructured Photovoltaics". Advanced Materials. 23 (48): 5712-27. doi:10.1002/adma.201103404. PMID 22057647. 
  108. ^ Lunt (2012). "Theoretical limits for visibly transparent photovoltaics". Applied Physics Letters. 101 (4): 043902. doi:10.1063/1.4738896. 
  109. ^ Guo (2013). "Conjugated Block Copolymer Photovoltaics with near 3% Efficiency through Microphase Separation". Nano Letters. 13 (6): 2957-63. doi:10.1021/nl401420s. PMID 23687903. 24 Kasım 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Nisan 2021. 
  110. ^ "Organic polymers create new class of solar energy devices". Kurzweil Accelerating Institute. 31 Mayıs 2013. 3 Haziran 2013 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 1 Haziran 2013. 
  111. ^ a b Bullis, Kevin (30 July 2014) Adaptive Material Could Cut the Cost of Solar in Half 26 Ocak 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.. MIT Technology Review Kaynak hatası: Geçersiz <ref> etiketi: "tr1407" adı farklı içerikte birden fazla tanımlanmış (Bkz: Kaynak gösterme)
  112. ^ Campbell (Feb 1987). "Light Trapping Properties of Pyramidally textured surfaces". Journal of Applied Physics. 62 (1): 243-249. doi:10.1063/1.339189. 
  113. ^ Zhao (May 1998). "19.8% efficient "honeycomb" textured multicrystalline and 24.4% monocrystalline silicon solar cells". Applied Physics Letters. 73 (14): 1991-1993. doi:10.1063/1.122345. 
  114. ^ Hauser (2011). "Nanoimprint Lithography for Honeycomb Texturing of Multicrystalline Silicon". Energy Procedia. 8: 648-653. doi:10.1016/j.egypro.2011.06.196. 
  115. ^ Tucher (11 Temmuz 2016). "Optical simulation of photovoltaic modules with multiple textured interfaces using the matrix-based formalism OPTOS". Optics Express. 24 (14): A1083-A1093. doi:10.1364/OE.24.0A1083. PMID 27410896. 
  116. ^ Mavrokefalos (June 2012). "Efficient Light Trapping in Inverted Nanopyramid Thin Crystalline Silicon Membranes for Solar Cell Applications". Nano Letters. 12 (6): 2792-2796. doi:10.1021/nl2045777. PMID 22612694. 
  117. ^ "Light management for reduction of bus bar and gridline shadowing in photovoltaic modules". 2010 35th IEEE Photovoltaic Specialists Conference. 2010. s. 000979. doi:10.1109/PVSC.2010.5614568. ISBN 978-1-4244-5890-5. 
  118. ^ Mingareev (6 Haziran 2011). "Diffractive optical elements utilized for efficiency enhancement of photovoltaic modules". Optics Express. 19 (12): 11397-404. doi:10.1364/OE.19.011397. PMID 21716370. 25 Şubat 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Nisan 2021. 
  119. ^ Uematsu (1 Mart 2001). "Static concentrator photovoltaic module with prism array". Solar Energy Materials and Solar Cells. PVSEC 11 – PART III. 67 (1–4): 415-423. doi:10.1016/S0927-0248(00)00310-X. 
  120. ^ Chen (31 Ekim 2016). "Increasing light capture in silicon solar cells with encapsulants incorporating air prisms to reduce metallic contact losses". Optics Express. 24 (22): A1419-A1430. doi:10.1364/oe.24.0a1419. PMID 27828526. 
  121. ^ Korech (1 Ekim 2007). "Dielectric microconcentrators for efficiency enhancement in concentrator solar cells". Optics Letters. 32 (19): 2789-91. doi:10.1364/OL.32.002789. PMID 17909574. 
  122. ^ Enhancing Solar Energy Light Capture with Multi-Directional Waveguide Lattices. Renewable Energy and the Environment. 3 Kasım 2013. ss. RM2D.2. doi:10.1364/OSE.2013.RM2D.2. ISBN 978-1-55752-986-2. 
  123. ^ Biria (22 Aralık 2017). "Polymer Encapsulants Incorporating Light-Guiding Architectures to Increase Optical Energy Conversion in Solar Cells". Advanced Materials. 30 (8): 1705382. doi:10.1002/adma.201705382. PMID 29271510. 
  124. ^ Biria (2019). "Enhanced Wide-Angle Energy Conversion Using Structure-Tunable Waveguide Arrays as Encapsulation Materials for Silicon Solar Cells". Physica Status Solidi A. 0 (2): 1800716. doi:10.1002/pssa.201800716. 
  125. ^ Huang (12 Ağustos 2015). "Hybrid Molecule–Nanocrystal Photon Upconversion Across the Visible and Near-Infrared". Nano Letters. 15 (8): 5552-5557. doi:10.1021/acs.nanolett.5b02130. PMID 26161875. 
  126. ^ Schumann (4 Temmuz 2017). "All-Angle Invisibility Cloaking of Contact Fingers on Solar Cells by Refractive Free-Form Surfaces". Advanced Optical Materials. 5 (17): 1700164. doi:10.1002/adom.201700164. 
  127. ^ Langenhorst (1 Ağustos 2018). "Freeform surface invisibility cloaking of interconnection lines in thin-film photovoltaic modules". Solar Energy Materials and Solar Cells. 182: 294-301. doi:10.1016/j.solmat.2018.03.034. 
  128. ^ Fitzky, Hans G. and Ebneth, Harold (24 May 1983) U.S. Patent 4.385.102, "Large-area photovoltaic cell"
  129. ^ Pv News November 2012 24 Eylül 2015 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.. Greentech Media. Retrieved 3 June 2012.
  130. ^ a b c Jäger-Waldau, Arnulf (September 2013) PV Status Report 2013 9 Haziran 2018 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.. European Commission, Joint Research Centre, Institute for Energy and Transport. Kaynak hatası: Geçersiz <ref> etiketi: "iet.jrc.ec.europa.eu" adı farklı içerikte birden fazla tanımlanmış (Bkz: Kaynak gösterme) Kaynak hatası: Geçersiz <ref> etiketi: "iet.jrc.ec.europa.eu" adı farklı içerikte birden fazla tanımlanmış (Bkz: Kaynak gösterme)
  131. ^ PV production grows despite a crisis-driven decline in investment 25 Aralık 2013 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.. European Commission, Brussels, 30 September 2013
  132. ^ PV Status Report 2013 | Renewable Energy Mapping and Monitoring in Europe and Africa (REMEA) 9 Haziran 2018 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.. Iet.jrc.ec.europa.eu (11 April 2014). Retrieved 20 April 2014.
  133. ^ "How China's giant solar farms are transforming world energy". www.bbc.com (İngilizce). 10 Ekim 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Ekim 2019. 
  134. ^ a b "IEEFA Report: Advances in Solar Energy Accelerate Global Shift in Electricity Generation". Institute for Energy Economics & Financial Analysis (İngilizce). 21 Mayıs 2018. 7 Haziran 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Ekim 2019.  Kaynak hatası: Geçersiz <ref> etiketi: "ieefa.org" adı farklı içerikte birden fazla tanımlanmış (Bkz: Kaynak gösterme)
  135. ^ a b "Arşivlenmiş kopya" (PDF). 15 Ekim 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 24 Nisan 2021.  Kaynak hatası: Geçersiz <ref> etiketi: "iea-pvps.org" adı farklı içerikte birden fazla tanımlanmış (Bkz: Kaynak gösterme)
  136. ^ "Solar Rises in Malaysia During Trade Wars Over Panels". New York Times. 12 Aralık 2014. 16 Mart 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Nisan 2021. 
  137. ^ "Solar Energy Capacity in U.S. Cities Has Doubled in the Last 6 Years". Yale E360 (İngilizce). 12 Mart 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Ekim 2019. 
  138. ^ Plunging Cost Of Solar PV (Graphs) 24 Ekim 2013 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.. CleanTechnica (7 March 2013). Retrieved 20 April 2014.
  139. ^ Falling silicon prices shakes up solar manufacturing industry 20 Aralık 2013 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.. Down To Earth (19 September 2011). Retrieved 20 April 2014.
  140. ^ "Silicon price by type U.S. 2018". Statista (İngilizce). 17 Şubat 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Ekim 2019. 
  141. ^ "How Solar Panel Cost & Efficiency Change Over Time | EnergySage". Solar News (İngilizce). 4 Temmuz 2019. 9 Ağustos 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Ekim 2019. 
  142. ^ Jordan (June 2012). "Photovoltaic Degradation Rates – An Analytical Review" (PDF). Progress in Photovoltaics: Research and Applications. 30 Ocak 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 6 Mart 2019. 
  143. ^ How long do solar panels last? 6 Nisan 2021 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.. CleanTechnica (4 February 2019). Retrieved 6 March 2019.
  144. ^ End-of-Life Management: Solar Photovoltaic Panels 16 Aralık 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.. International Renewable Energy Agency (June 2016). Retrieved 6 March 2019.
  145. ^ If Solar Panels Are So Clean, Why Do They Produce So Much Toxic Waste?. Forbes (23 May 2018). Retrieved 6 March 2019.
  146. ^ Europe's First Solar Panel Recycling Plant Opens in France 13 Ocak 2021 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.. Reuters (25 June 2018). Retrieved 6 March 2019.