Günəş batareyaları, yarımkeçiricilərdən istifadə edərək günəş işığını fotovoltaik effekt vasitəsilə birbaşa elektrik enerjisinə çevirən mexaniki olmayan cihazlardır. Intuitiv olaraq, insanlar günəş batareyalarının intensiv günəş işığı altında inkişaf etdiyini düşünə bilərlər, bəs həqiqətən belədirmi?
Bəşəriyyət uzun müddətdir ki, günəş enerjisindən istifadə edir və onu çevirməyin üç əsas yolu var: fotovoltaik çevrilmə, fototermal çevrilmə və fotokimyəvi çevrilmə. Günəş işığını elektrik enerjisinə çevirən fotovoltaik (PV) enerji istehsalı günəş enerjisinin ən səmərəli istifadə üsullarından biridir.
Fotovoltaik effekt ilk dəfə 1839-cu ildə fransız alimi Edmond Bekkerel tərəfindən müşahidə edilmişdir və bu, işıq yarımkeçiriciyə dəydikdə elektrik potensialının yaranmasına aiddir. Daha sonra Eynşteyn bu effekti işığın kvant nəzəriyyəsindən istifadə edərək izah etdi və bu nəzəriyyə ona 1921-ci ildə Fizika üzrə Nobel mükafatını qazandırdı.
İşıq tək bir keçiriciyə dəydikdə baş verən fotoelektrik effektdən fərqli olaraq, fotovoltaik effekt iki yarımkeçirici lövhə arasındakı sərhəddə baş verir. Naqillə birləşdirildikdə, bu sərhəd elektrik sahəsi yaradır və cərəyanın axmasına imkan verir.
Bəs günəş batareyaları günəş işığını necə elektrik enerjisinə çevirir? Günəş işığı geniş spektrli elektromaqnit şüalanmasıdır. Günəş batareyasına dəydikdə, şüalanma əks oluna, udula və ya keçə bilər. Yalnız udulmuş şüalanma elektrik enerjisinə çevrilir.
Silisium əsaslı yarımkeçiricilər üçün elektronu atomundan ayırmaq üçün 1,11 elektron volt (eV) enerji tələb olunur. Yalnız bu həddən yüksək enerjiyə malik fotonlar elektrik enerjisi istehsal edə bilər. Lakin, daha yüksək enerjili fotonlardan gələn artıq enerji istilik kimi itirilir və bu da günəş panelinin istiləşməsinə səbəb olur və bu da onun temperaturunu ətraf havadan yuxarı qaldıra bilər.
Geniş yayılmış inancın əksinə olaraq, silikon əsaslı günəş batareyaları, hələ də günəş işığına ehtiyac duysalar da, əslində daha sərin mühitlərə üstünlük verirlər. Temperatur artdıqca, eyni miqdarda günəş işığı alsalar da, günəş panelləri daha az enerji istehsal edir.
Yüksək temperatur əsasən açıq dövrə gərginliyini (cərəyan olmadığı zaman yaranan gərginlik) azaldır, baxmayaraq ki, qısaqapanma cərəyanı (element qısaqapanma zamanı yaranan cərəyan) nisbətən sabit qalır. Bu o deməkdir ki, daha yüksək temperatur daha aşağı səmərəliliyə və çıxış gücünün azalmasına gətirib çıxarır.
Günəş batareyaları adətən standart 25°C (77°F) temperaturda sınaqdan keçirilir. Panelin temperaturu 60°C (140°F) və ya daha yüksək olduqda, onun güc çıxışı əhəmiyyətli dərəcədə azalır. Temperaturun hər dərəcə artması ilə qısaqapanma cərəyanı cəmi 0,04% artır, açıq dövrə gərginliyi isə 0,4% azalır.
Yayda səmərəlilik aşağı düşsə də, bu mövsümdə bol günəş işığı digər fəsillərlə müqayisədə daha yüksək ümumi enerji istehsalına səbəb olur.
Günəş Panellərini Necə Soyutmaq Olar
Digər elektron cihazlar kimi, günəş panelləri də daha soyuq temperaturda daha yaxşı işləyir. Enerji üçün istidən çox günəş işığına güvəndikləri üçün parlaq, lakin sərin şəraitdə daha yaxşı işləyirlər.
Yay aylarında günəş panellərini soyutmaq üçün kölgəlik qoymalıyıqmı? Əlbəttə ki, yox! Günəş işığının qarşısını almaq günəş panelinin məqsədini ləğv edər. Bəs günəşdən qoruyucu krem çəkmək necə olar? Xeyr, fiziki maneələrin tətbiqi işığın udulmasını azaldacaq və kimyəvi üsullar temperaturu aşağı salmağa kömək etməyəcək.
Dam örtüyü günəş panelləri üçün təbii ventilyasiya onları soyutmağın təsirli və iqtisadi bir yoludur. Panellərin damla aralarında boşluq olması havanın dövran etməsinə və panellərin soyumasına imkan verir. Bununla belə, hava axınını qorumaq və həddindən artıq istiləşmənin qarşısını almaq üçün yarpaqları və zibilləri boşluğa buraxmamaq vacibdir.
Tədqiqatçılar günəş panellərinin səmərəliliyini artırmaq üçün müxtəlif soyutma üsullarını da araşdırıblar. Təbii ventilyasiyaya əlavə olaraq, məcburi hava soyutması və fotovoltaik-termal soyutma (PVT) da araşdırılıb və panel temperaturunun aşağı salınması və enerji çıxışının artırılması ilə bağlı dəyərli məlumatlar təqdim olunub.
Təmiz enerjinin emissarları olan günəş batareyaları həyatımıza inteqrasiya olunmağa davam etdikcə, onlar özləri ilə az karbonlu, ekoloji cəhətdən təmiz həllərin yeni bir dalğasını gətirirlər.
