Fotovoltaik enerji üretimi, ışık enerjisini doğrudan elektriğe dönüştürmek için P-N bağlantısının fotovoltaik etkisini kullanan bir teknolojidir, yani fotoelektrik veya fotokimyasal etki yoluyla güneş enerjisini doğrudan elektriğe dönüştüren bir cihazdır. Peki, bu etkiyi kim keşfetti?
Bitki fotosentezinden ilham almak: elektrik üretmek için güneş enerjisinden yararlanmak
Yeryüzündeki tüm canlılar için mevcut olan enerjinin temelde bitkilerdeki fotosentezden geldiğini hepimiz biliyoruz.
Bitkilerde fotosentez, ışık koşulları altında bitkilerin kloroplastlarında karbondioksit ve sudan şeker sentezlenmesine yönelik biyolojik bir süreçtir.
Ancak bu enerjiyi doğrudan kullanmamız zordur ve genellikle yaygın olarak kullandığımız elektriğe dönüştürülmesi gerekir. Fizik ilkeleri bize enerji dönüşüm sürecinin kaçınılmaz olarak bir enerji kaybıyla sonuçlandığını söyler. Bu nedenle güneş enerjisinin doğrudan elektriğe dönüştürülmesi konusu gündemde.
Güneş enerjisi doğrudan elektriğe dönüştürülebilir mi? Peki bu dönüşüm sürecine hangi faktörler dahil oluyor? Bu, 19. yüzyılın başlarındaki bilim insanları için zor bir öneriydi. Neyse ki, 19. yüzyılın sonunda büyük bir atılım gerçekleştirildi.
'En güçlü beyne' sahip adam ışık ve elektriğin gizemini keşfetti
1887 yılında ünlü fizikçi Hertz (bugün frekans birimine adını veren kişi), bazı maddelerin yüzeyinde parlayan ışığın maddenin elektriksel özelliklerinde bir değişikliğe neden olduğunu tesadüfen keşfetti. Daha sonraki araştırmalar bunun bir elektron akışı yaratılmasından kaynaklandığını kanıtladı ve fenomen 'fotoelektrik etki' olarak bilinmeye başladı.
O dönemde, Isaac Newton tarafından oluşturulan klasik fizik ilkeleri insanların zihinlerine hükmediyordu. Klasik fiziğe göre fotoelektrik etki ışığın yoğunluğuna bağlıydı; ancak bu teori o dönemde bir dizi deneysel sonuçla çelişiyordu.
Çalışmalar, ışığın yoğunluğundan bağımsız olarak, aynı maddenin bazı ışık renkleri için fotoelektrik etkinin oluşamayacağını ve bazı ışık renklerinin düşük yoğunluklarda bile elektrik akımları üretebileceğini göstermiştir.
Fotoelektrik etki sorununu çözen kişi, bildiğimiz Albert Einstein'dı.
Einstein, fotoelektrik etkiye getirdiği yaratıcı açıklama nedeniyle 1921 Nobel Fizik Ödülü'ne layık görülmüştür. Işığın, doğası gereği enerji paketleri olan fotonlardan oluştuğunu ve her pakette bulunan enerjinin frekansıyla (birim zamandaki (1s) değişim sayısı) ilişkili olduğunu, dolayısıyla bir nesneye çarpan ışığın elektron üretip üretmediğinin paket sayısından (ışık yoğunluğu) bağımsız olarak tamamen paketin (fotonun) enerjisine (frekansına) bağlı olduğunu öne sürdü.
Güneş pilleri bir "sandviç" gibidir
Fotoelektrik etkinin nasıl keşfedildiğini ve nasıl üretilebileceğini anlattık, ancak ortaya çıkan elektronlar nasıl kullanılabilir?
Fotoelektrik etki tarafından üretilen akımı iletmek için, genellikle güneş pili olarak adlandırılan uygun bir cihaz yapısı inşa etmemiz gerekir.
Cihaz yapısı, fotovoltaik etkiye sahip aktif katmanın bir elektron taşıma katmanı ile bir delik (elektron sıçramasından sonra oluşan yerel elektron eksikliği olan kısma delik denir) taşıma katmanı arasına sıkıştırıldığı ve her iki ucunda genellikle metal ve indiyum kalay oksit (ITO) olmak üzere elektrot malzemelerinin bulunduğu bir sandviç şeklindedir.
Güneş hücreleri seri olarak bağlanır ve daha sonra kapsüllenir ve korunarak geniş alanlı güneş modülleri oluşturulur; bunlar güç kontrolörleri gibi bileşenlerle birlikte fotovoltaik enerji üretim cihazlarını oluşturur. Dönüştürme işleminden sonra, nihayet doğrudan güneşten elektrik elde ederiz ve güneş pilinin prensibi budur.
Maysun Solar, 2008 yılında kurulan ve zengin bir uzmanlığa sahip bir modül üreticisidir. Fotovoltaik hakkında daha fazla bilgi edinmek istiyorsanız, ihtiyacınız olan her konuda size yardımcı olmak için buradayız. Şimdi WhatsApp üzerinden bize ulaşın ve fiyat teklifi alın. Bize güvenin. Buna değer!