Güneş Pili Nasıl Yapılır? | ilim Ve Bilim
Ana Sayfa
Ana Sayfa

Güneş Pili Nasıl Yapılır?

Güneş pili üretiminde en önemli seçimlerden biri, diyodun yapılacağı malzemedir. Fotovoltaik diyotta soğurucu tabaka olarak kullanılan yarı-iletken, güneş spektrumunun önemli bir bölümünü mikron basamağındaki kalınlıkta soğurulmalıdır. Güneş spektrumunda kırmızı ışığın enerjisi 1,7eV dolayında iken mavi ışığın enerjisi 2.7eV dolayındadır; ancak bu değerin altına 0,5eV ve üstünde 3,3eV değerine kadar spektrumda önemli derecede enerji vardır. Yasak enerji aralığı 0.5 -3,3 eV arasında olan malzeme, güneş pili yapımında kullanılabilir. Elementler kristaller arasında yalnızca silisyum (1.1 eV) ve germanyum (0,6 eV) elementlerin kristalleri bu koşulları sağlar.Bu aralıkta kullanılacak diğer yarı-iletken malzemeler, birleşik yarı-iletken malzemelerdir. Örneğin, galyum ve arsenik elementlerinden oluşan GaAs kristalinin yasak enerji aralığı 1.43eV değerinde olup, bu enerjiye eşit ya da büyük enerjiye sahip fotonları soğurarak elektron–boşluk çifti yaratırlar.

Güneş pilinden yüksek gerilim elde etmenin yolu, band aralığını genişletmektedir. Ancak, bu da, akımın düşmesine neden olur. En iyi band genişliğinin 1,5eV dolayındadır. Ancak, band aralığı 1eV-1.8eV arasında olan malzemeler fotovoltaik diyod yapımında etkin olarak kullanılmaktadır.

Fotovoltaik malzemenin seçiminde diğer ölçüt, yarı-iletken maddenin mikro yapısıdır. Yarı-iletken malzemedeki kusurlar, taşıyıcıların iletilmesini önemli ölçüde etkileyecektir. Tek kristalli malzemelerde yapısal özellikler tüm maddede aynıdır oysa çok kristalli malzemede yapısal özellikleri birbirlerinden farklı olan ve damar adı verilen bölgeler vardır. Bir damardan diğerine geçerken karşılaşılan süreksizlik ve buna bağlı olarak mikro-yapıda oluşan kusurlar, elektriksel iletkenliği olumsuz yönde etkiler. Sonuçta, tek kristalli malzemeden çok kristalli malzemeye geçildiğinde elde edilebilecek güneş-elektrik dönüşüm verimi düşerken, çok kristalli malzemede damar büyüklükleri verimle doğru orantılıdır.

GÜNEŞ PİLİ ÜRETİMİ1. Silicon Crystal Growing Furnace(Kristal büyütme fırını):Silisyum parçalarının bir pota içinde eritilip, kılavuz kristali izleyerek uzun ve geniş bir saf silisyum kütük üretilmesini sağlar, günümüzde kristaller 200-300mm çapında ve 1-2 m uzunlukta büyütülebilmektedirler.

2. İngot cutter ( Kristal kesici ):

Büyütülen Si kristalini 200-350um kalınlığında keserek üzerinde güneş pili yapılacak olan ince wafer’lar( yaprak) üretir.

3. Plasma Etching System ( Plazma aşındırma sistemi ):Kesilen waferlerın kaliteli bir şekilde işlenebilmesi için yüzey temizliğini yapar ve pil yüzeyini pürüzsüz hale getirir. Ayrıca Fosfor katkılanmış n-tipi waferın p-tipinden düzgün bir biçimde ayrılmasını sağlar. Bazı üreticiler tarafındansa yüzey temizleme kimyasal yolla yapılır, NaOH wafer yüzeyini organik maddelerden ve düzensizlikten arındırır ayrıca wafer yüzeyinde piramit yapılar oluşturarak verimliği arttırma’yada yarar.

4. Diffusion Furnace ( Difüzyon Fırını ):Difüzyon fırını güneş pili yongalarının üretildiği ana kısımdır. Bor katkılı p-tipi wafer üzerine fosforik asit dökülüp yüksek sıcaklığa (800-1000oC)maruz bırakılması sonucunda fosforun wafera difüze edilmesi ve sonuç olarak n-tipi eklemin waferın üst yüzeyinde oluşmasını sağlar.

5. Difüzyon fırınları:PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) : PECVD p-n eklemleri oluşturulmuş silisyumun üzerine akım toplayıcı yolların kaplanmasını sağlar ve bu yollar sayesinde pilin alt ve üst kısımlarından kontaklar alınır. Ayrıca PECVD ile yansıtmaz yüzey gibi her türlü yüzey kaplaması yapılabilir, örneğin TiO2 kaplanarak yansıtmaz yüzey yapılması çok sık kullanılan bir yöntemdir.

6. Atmosferik ve Plazma ECVD sistemleri:High Temperature Sintering Furnace (Yüksek Sıcaklık Katılaştırma Fırını ): Kaplanan akım toplayıcıların ısıtılarak kristal yüzeyine çökertilip daha iyi temas etmesini sağlar, ayrıca pek çok kurutma ve çöktürme işlemi bu fırında uygulanabilir.

7. Solar cell tester:

Üretilen güneş pilleri test cihazından geçerek verim hesapları ve karakterizasyon işlemleri yapılır.

8. Panel Üretimi:

Güneş Paneli Üretim Bandı

9. Lehim Tablası:

Pillerin dizilip lehimlendiği ısıtmalı masa

10. Polimer kesici:

Polimerlerin kesildiği bölüm

11. Cam temizleyici:

Verimi arttırmak için camların temizlendiği ünite

12. Laminatör:

Kullanıma hazır hale gelen güneş pilleri gerekli testler yapıldıktan sonra seri bir şekilde birbirine bağlanır ve laminatöre gönderilir, laminatörde alt ve üst kapsülantlar yerleştirdikten sonra en üste bir cam tabaka yerleştirilerek vakum altında ısıl işlem uygulanır.

Kristal Silikon

Tek-kristal silisyum malzeme, güneş pili üretiminde yüksek verim için kullanılan malzemelerden biri olmakla birlikte, üretim maliyetinin yüksek olması bu alanda değişik seçenek olarak çok kristalli malzemenin geniş ölçekte kullanılmasına neden olmuştur. Silisyum elektriksel, optiksel ve yapısal özelliklerinin uzun süre değişmemesi ve silisyum üretim teknolojisinde elde edilen büyük başarılar bu malzemenin en popüler malzeme olarak öne çıkmasını sağlamıştır. Saf tek kristal üretimi oldukça zor ve pahalı bir teknolojiyi gerektirmektedir. Oksijenden sonra yer yüzündeki en çok bulunan element olan silisyum en çok bulunan biçimi kum ve kuartzdır. Kumun saflık derecesi çok düşük olduğundan, kullanılmaya uygun değildir. Ancak, kuartzın %90”ı silisyumdur. Kuartz işlenerek %99 silika elde edilir.

Ardından, silikadan metalürji kalitesinde silisyum elde edilir.

Bunu izleyen aşamada ise, silisyum saflaştırılarak yarı-iletken niteliğinde çok kristalli silisyum elde edilir. Poly-silisyum elde edilmesine kadar olan aşamaların her birisi oldukça enerji yoğun ve maliyeti yükselten işlemlerdir.

*CVD: kimyasal buhar biriktirme, CVD Yöntemi ( Chemical – Vapour – Deposition ), gaz formundaki bir kimyasal bileşiğinin, katı formda reaksiyon ürünü olarak çöktürülmesi ya da bir başka madde üzerinde ayrıştırılması nedeniyle, oldukça fazla öneme sahip bir prosestir .

Hemen hemen tüm kristal büyütme işlemleri Czochralski (Cz) metodu ile yapılmaktadır. Bu metod elektronik kalitesindeki polikristal silikonun bir kuvarz ocağında argon ortamında 1200oC ye ısıtılmasıyla başlar. Bu işlem için radyofrekanslı (RF) ya da rezistanslı ısıtma yöntemlerinden biri kullanılır. Bir adet başlangıç ya da temel silikon kristali bir kütüğün uc kısmı üstüne yerleştirilir ve erimiş kristal formuna daldırılır. Hammadde ve ocak, hammadde aşağı çekilirken zıt yönlerde döndürülürler. Silikon atomları bu esnada kütüğe bağlanırlar ve kristalin boyutları büyür.

 

Kaynak : http://www.unienerji.com/?p=520

Eklenme
:
Şubat 14th, 2012
Kategoriye Git>
:
Etiketler
:
Video Linki
:

1 yorum “Güneş Pili Nasıl Yapılır?”

  • SEFA:

    TeşekkürLer TÜRKÇE oLarak şimdiye kadar bu kadar ayrıntıLı bir tek bu sitede buLdum çaLışmaLarınızın ve başarıLarınız devamını diLerim

Yorum yaz

width="75" width="75" width="75" width="75" width="75" width="75"
"Biz her insanın Kaderini kendi çabasına bağlı kıldık."İsra/13