Güneş ışığından elektrik kazanma

4 milyar yıldan beri güneş ışınları sayesinde yeri, ısısı ve ışığı ile beslemektedir, güneş olmadan hayat mümkün olamaz. Bu ışın (=fotonlar) güneşim içindeki nükleer füzyon ile üretilmektedir. Bir foton, bir silisyum atomuna çarptığında elektronları yörüngesinden çıkar, bu durum bir elektrik gerilimi oluşturur. Bu süreç sayesinde ışın doğrudan elektrik enerjisine dönüştürülür. Bu etki, fotovoltaik elektrik olarak tanımlanır.

Fotovoltaik bu şekilde çalışır.

Sistem tekniği

Fotovoltaik sistemler bir ağ taşıyıcısı üzerinden besleme için kamusal elektrik şebekesine bağlanabilir (ağ bağlantılı sistemler) veya müstakil kalabilir (ada sistemleri).  Bir fotovoltaik sistemi aşağıdaki bileşenlerden oluşur:

  • Güneş enerjisi paneli (güneş enerjisi hücrelerinin ara bağlantısı)
  • İnvertör
  • Montaj sistemi (çerçeve)
  • Ada sistemlerinde depo bataryası

Bir fotovoltaik sistemin kurulumu teorik olarak düz çatılar, eğik çatılar, bina cephelerine entegreli veya açık alanlarda mümkündür. Tesisin güneye doğru gölge almayacak şekilde 25 - 35 derecelik bir eğim açısında (Almanya) hizalanması enerji verimi için belirleyicidir.  Güneye hizalamak mümkün değilse eğim açısının düzeltilmesiyle iyi verim elde edilebilir.

Modül tekniği

Bir güneş enerjisi modülü, elektrik bağlantılı güneş enerjisi hücrelerinden oluşur. Bir güneş enerjisi modülünde her bir hücre elektrik bağlantılı hücre sırasına seri olarak lehimlenmiştir. Hücre sıraları diyotlar üzerinden hücre plakalarına bağlıdır ve taşıyıcı cam, EVA ve Tedlar folyo arasında bir vakuma lamine edilmiştir.  Bu şekilde oluşturulan laminat ünitesi bir alüminyum çerçeve ile etrafı çevrilmiştir.  Üç çeşit güneş enerjisi hücresi vardır:

  • Monokristalli güneş enerjisi hücreleri:  Düzenli kristal yapısına (tek kristalli) sahip çekilmiş bir silisyum çubuktan ince bir levha (Wafer) kesilir.  Koyu mavi ila siyah renge sahiptirler.
  • Polikristalli güneş enerjisi hücreleri:  Döküm bir silisyum bloğundan kesilir.  Poli hücreler mavi renkte parlar.
  • İnce tabaka güneş enerjisi hücreleri:  Güneş enerjisi hücresi çok ince olarak taşıyıcı bir malzeme üzerine yerleştirilir.  İnce tabaka modüller, kristalli modüllere göre uygun maliyetli olarak veya daha geniş yüzeyler halinde üretilebilir ancak daha düşük etki derecesine sahiptirler.

Teorik olarak monokristalli güne enerjisi hücreleri daha etkilidir, ancak üretimi biraz daha pahalıdır.

İnvertör

İnvertör güneş enerjisi modülleri tarafından üretilen doğru akımı alternatif akıma dönüştürür.  Ardından bu akım kamusal elektrik şebekesine beslenir.  Bir string invertörde türüne bağlı olarak bir veya birden çok modül grubu devreye alınabilir.  Tesis kontrolü (veri iletişimi) sistemleri ile üretilen güç, ne kadar elektriğin tüketildiği ve ne kadarının ağa beslendiği denetlenebilir.