FEZADA FOTOVOLTAİK GÜÇ DÖNÜŞTÜRME DİZAYN PARAMETRELERİ

UDK: 535.210:621.38

Fezada Fotovoltaik Güç Dönüştürme için Dizayn Parametreleri'*1

Yazan : K. A. BAT IEEE Üyesi

Çeviren : Hasan Nezih ÇELiK

Y. Müh. Robert Kolej

ÖZET :

Silikon güneg Pilleri için atom. gerilim, sıcaklık ve ışık şiddeti gibi dizayn parametreleri sıralanmıştır. Bunların basit fotovoltaık üretme teorisi ile olan münasebetleri veriliyor, ve parametrelerin çıkarılmasında lüzumlu metotlar izah ediliyor.

Diğer konular şunları kapsamaktadır: l — Güneş pilinin fiziksel karakteristikleri ve bunların, yerleştirilmiş alt tabakalarla karşılıklı tesirleri, 2 — Tipik güneş pili panel şekli, 3 — Termal denge problemi ve tipik termal karakteristikler, emisyon ve yutma gibi, 4 — Feza gücü dönüştürmesi için güç ve ağırlık bakımından dizayndaki hüner.

Bir çok sun'i peykler ve büyük önem taşıyan feza sondalan tProbes» güneş ışığını elektrik enerjisine dönüştürmek için silikon güneş pillerinden istifade etmektedirler. Zaman bakımından birkaç saatten daha fazla özel görevler için bu pillerin güç kaynağı olarak geniş mikyasta kullanılmaları, güneş pillerinin dizayn parametrelerine fazlasiyle önem verilmesine sebeb olmaktadır.

Bu yazının esas maksadı basit güneş teorisini tekrarlamak, elektriksel ve fiziksel karakteristiklerin münakaşasını yapmak, fezada pil performansını tekrar gözden geçirmek ve bir dereceye kadar gelecek yenilikler ve ilerlemeler ve güç dönüştüren güneş pilındeki gelişmeler üzerine açıklamalarda bulunmaktan ibarettir.

GÜNEŞ PÎLÎ TEORİSİ :

Silikon güneş pili teorisinin ayrıntılarına inilmeyecek, daha çok güneş pilinin tam bir analizini ihtiva eden referanslar verilecektir. Mamaflf, müteakip bazı bölümleri açıklamak bakımından, pil kısaca izah edilmektedir. Pil özel bir şekilde yapılmış olan bir fırın içerisinde ültra saf silikonun eritilmesi ile ve eriyik yüzey sıcaklığı gayet dikkatli kontrol edilerek bir çekirdek kristal üzerinde tek bir kristal külçe teşekkülüne sebep olunması ile imal edilir.

Kristalin çekilme hızı da çok dikkatli yapılması gereken diğer bir işlemdir. Çekme başlamadan evvel erimiş silikona çok az miktarda arsenik karıştırılır. Saf silikon atomlarının dış değer yörüngeleri 4 adet elektrona sahiptir ve müşterek kullandıkları elektronlarla ikişer atoma sahip kristal hücrelerini teşkil eder. Arsenik atomları, silikon içerisine zerkedildlklerl zaman dış yörüngesi beş adet elektrona sahip olur; böylece n tipi veya negatif silikon teşkil eden serbest bir elektron elde edilmiş olur. Tek bir kristal halindeki n-tlpl silikon külçesi 0,0508 cm kalmağında ve 1x2 cm en ve boyunda ince dilimcikler elde edilecek şekilde kesilirler. Bu ince dilimclkler, bir cilalama operasyonundan sonra bir fırın içerisinde takriben 1100°C ye kadar ısıtılır. Bundan sonra Bor 'B' silikon dilimcik yüzeyine nüfuz ettirilir, böylece yüzeyden takriben

ElefctriK Mühendisliği 123

bir mikron derinliğe kadar inen bir p-n «pozitlfnegatif» jonksiyon teşkil edilir. Bor'un dış yorun gesinde üç adet elektronu vardır ve silikona nüfuz ettiği zaman, bir elektron noksanlığı veya bir delik 'Hole' meydana gelir ve bu durumdaki materyale pozitif veya p-tlpl silikon denir.

Pil, yalnız üst yüzeyindeki p-n jonksiyonu müstesna, diğer bütün yüzeylerindeki p-n jonksiyonların temizlenmesi bakımından daha fa^la mekanik operasyona tabi tutulur ve omik temaslar p-n yüzeylerine ilâve edilir. Şekil l böyle bir pili göstermektedir.

^p rfp

N tip

IŞIK ll1lM\ ll

Fi 7 f U ı Sekil ._.

Şekil : 1. Güneş Pili (*) IEEE Transactions on Applications and Industry, May 1963 Number 66'dan çevrilmiştir.

Denge şartlan altında, n-tarafındaki elektronlar ile p-tarafmdaki «Holes» delikler, Jonksiyon yüzeyi denen ve iki bölgeyi (n-p) birbirinden ayıran Jonksiyon perdesinin bir tarafından diğer tarafına termal dlfüzyon dolayısiyle göç edeceklerdir, p-tipi kristal bölgesine giren elektronlara azınlık taşıyıcılar denir. Keza n-tipi kristal içinde mevcut «Holes» deliklerde azınlık taşıyıcılardır.

Bu azınlık taşıyıcılar çoğunlukta olanlarla hemen birleşerek nötr hale gelirler; elektronlar ntipte, delikler «Holes» p-tipte. Bu azınlıkta olan taşıyıcıların, tekrar birleşmeden önce, mevcut bulundukları zaman süresi azınlık-taşıyıcı ömrü olarak bilinir. Mademki, taşıyıcı partiküller p-n jonksiyonunu katetmeden yük nötralı zasyonu mevcuttur. Elektron ve pozitif şarjların «Holes» tekrar birleşimleri neticesi yok olmaları bu yük nötralizasyonunu yoketmektedir.

Bu durumda, kristalin n-tipi kısmından herbir elektronun yokedilmesi için bir pozitif yük yaratılır. Ayni şey p-tipi materyal pozitif yüklerine «Holes» de tatbik edilir. Bu sebebten ötürü, p-n fonksiyonun n ve p tipi bölgeleri arasında ıbir potansiyel farkı vardır. Bu geliştirilmiş elektriksel alandan, fotovoltaik güç dönüştürme için faydalanılabilir.

12000 angstromdan daha küçük dalga boylu ışık fotonları Jonksiyon civarında yutulurlar ve bu fotonlar bir elektron-dellk çiftti yaratarak ve bir müşterek elektron bağını kopartacak miktarda enerjiye sahiptir. Şayet elektron-delik çiftinin azınlık taşıyıcıları kompenentinin ömrü Jonksiyon sahasına ulaşacak kadar uzun ise o zaman bir birleşme, nört hale gelme olmaz, Jonksiyon elektrik alanı tarafından ayrılır ve serbest elektronlar n-bölgesine ve delikler p-bölgesine akarlar. Elektronların böyle ayrılması bir elektron potansiyeli yaratır, ve p-n kontaklarını bir dış devreye bağlamak suretiyle akım geçmesine sebep olunur.

GÜNEŞ PÎLÎ ELEKTRİKSEL PARAMETRELERi :

Güneş pili şekil 2 de verilen bir eşdeğer devre Ue temsil edilebilir. Sabit akım jeneratörü I, bir diot ile şöntlenmiştir. Normal çalışmada jonkslyona ileri yönde ön gerilim tatbik edilmiştir ve I, akımının bir kısmını çeker. Şönt dinenç Rjh yük direnci ile mukayese edildiğinde ekseriya çok büyük olduğundan ihmal edilir. Sert direnç Rs esas olarak p-tabakasında mevcut olup pil çalışmasında, önemli sınırlayıcı faktörlerden biridir. Izgara şeklinde yapılmış pil, p-tabakası üzerinde az metal ile dokunma yüzeyi Bağlıyarak bu seri direnç etkisini azaltmaktadır. Böylece, IR$ gerilim düşmesi fevkalede azaltılmaktadır.

ir

R, o

Şekil : 2. Güneş Pilinin eşdeğer devresi

Pilin bu şekilde ızgara gibi yapılması neticesi verimde takriben % 15 bir yükselme olmaktadır. Şekil 3 1x2 lik bir güneş pilinde ızgaralama tesirini gösteriyor.

mA

Şekil • 3. Güneş P*M üzerine ızgaralamamn etkisi

->*

Bir güneş pilinde sıcaklığın arttırılması 'bü

yük bir elektron faaliyetine sebep olur. ve elekt

ronlar değerli bağ durumlarını terk etmeleri ne

ticesi serbest kalırlar. Hasıl olan serbest elekt

ronlar, şekil 2 de gösterilen eşdeğer devrede diot

jonksiyonu katederek geri sızıntıları arttırır.

Bu, daha düşük pil gerilimleri hasıl eder. Şekil 4

bir güneş pilinin akım - gerilim 'I-V karakteris

tiği üzerine, sıcaklık yükselmesinin tesirini gös

teriyor. .

-

Elektriksel bakımdan dört "önemli parametre, sıcaklık fonksiyonu olarak tekrar çizilmiştir ve şekli 5 de gösterilmektedir.

Maksimum güçte, maksimum çıkış gücü ve geriliminde her santigrat derecesi için takriben % 0.5 bir azalma olacaktır. Bu ise maksimum güç geriliminde, beher • santigrat derecesi için takriben 2,3 mV'a denktir.

25 , 50

N ı s b ı çıkış voltajı (*/<>)

Şekil : 4. Sıcaklığın fonksiyonu olarak Akım • Gerilim karakteristikleri

î« 110 vr 100 jc ^> 90 ££ 80, Z 70

^^

-^

•

r Isc

^5

^ Voc

^ pmp' N^ ^

«O

GUnes Pili sıcaklığı ( C°)

Şekil : 5. Sıcaklığın bir fonksiyonu olarak elektriksel parametreler

Şekil 6 sabit bir sıcaklıkta, ışık şiddetindeki artmayla I-V karakteristiklerindeki değişikliği göstermektedir. Elektrikl parametrelerin tekrar çizimleri şekil 7 de gösterilmiştir.

Kısa devre akımı Ijc gösterilen sınırlar dahilinde ışık şiddeti ile orantılıdır. Maksimum güç gerilimindeki Vmp ve maksimum güç yük empedansındaki Rmp değişmeler feza tatbikatlarında en çok önemi haizdirler; bilhassa ışık şiddetinin pekçok değişiklik arzedecek tecrübelerde, örneğin, dünyadan Venüse veya Marsa seyahat-larda.

Şekil 4 de sıcaklığın bir fonksiyonu olarak gösterilen I-V karakteristikleri tabii güneş ışığı aydınlatma kaynağı olarak kullanıldığına göre çizilmiştir. Nisbî olarak enfraruj dalga boyu bakımından zengin olan bir ışık kaynağı, örneğin Tungsten flâmanh bir enkandesan lâmba gibi, sıcaklığının artmasıyle kısa devrede bir artma hasıl edecekdlr. Bu, güneg pilinin sıcaklık art-

"20

40 60 80

Nısbı çıkış

100 120 voltajı (%)

Şekil . 6 Sabit sıcaklıkta, ışık şiddeti arttırıldığı zaman Akım - Gerilim karakteristiklerincleki değişme

masiyle enfraruj ışıklarına olan nisbî cevabının

kaydırılması ile izah edilir. Bu, şekil 8 de gösterilmiştir.

JC

'rmp

Eflrı sekli Tunçtten ı c ı n muteber AMzl/Veyp ^f0 Ka/n,lkı ı

300 700

Aydınlatma Scddctı (mvv/cm )

Şekil 7. Şiddetin "bir fonksiyonu olarak elektriksel parametreler.

Işık şiddetinin bir fonksiyonu olarak I-V karakteristiklerinin muteber ölçüleri, sıcaklık sabit tutularak ya güneş ışığı ile veya tungsten fllâmanlı lâmba aydınlatması ile yapılabilir, örtü-

1.0 l Ot l -t

S(

1 » 9 10 11 U

Dttgo. - Boyu (mikron)

8. Güne? pilinin 2S°C ve 100°C da spektral cevabı.

lü olmıyan, çıplak güneş pillerinin çıkışlan gelen radyasyon 90° den ayrılıyorsa kosınüs kanununa uyar, fakat bu açı 45° den az olmıya başladığı zaman bu kanuna uymaz. Burada, çıkış açının koslnüsünden daha azdır. Bu ayrılma, pil yüzeyinin yansıtma karakteristiğine bağlı olarak, eğer pil camla veya bir yüzey muamelesiyle kaplı ise aşikâr olarak değişecekdlr.

GÜNEŞ PİLt FiZiKi KABAKTEBÎSTlKLERl

Pillerin fiziksel karakteristikleri, feza araçları için başarılı tam bir panel dizaynında önemli bir rol oynar. Mamafih, en önemli olarak, kombine pil yapıştırıcı «Adhesive» ve tabaka karakteristikleri nihai performansını tayin eder.

Böyle kombine bir sistemin tipik bir kesidi gekll 9 da gösteriliyor.

Alüminyum bal peteği tipi ızgaranın ısı genleşme katsayısı 20xlO-e ve pil için 5xlO-8 dır. Bunları bağlıyan yapıştıncının'da 40xlO-8 dır. Böylece, görülüyorki paneldeki bileşenlerin özellikle seçilmesi ve kullanılması analizi kolayca yapılacak bir iş değildir.

Nihal seçme, uygun olmıyan kombinasyonların dikkatli olarak süzgeçten geçirilmesinin bir neticesi ve en iyi sonuç vadeden pilin yapıştırıcı ve tabaka sistemlerinin, iyi -bir testinin mahsulü olacakdır. Termal şok için yapılan testlerde, gayet kuvvetli bir karşılıklı etki iki yapıştırıcı cam ve modül arasında müşahede edildi. Bu itibarla, iki yapıştırıcının başanlı bir kombinasyon için bunlardan' birisi diğer yapıştırıcı ile kullanıldığı zaman uygun olmıyabilir.

Bu gün kullanılmakta olan sistemlerin tabi olduğu tipik feza ortamı testleri şunlardır :

1. Termal şok —200°Fdan +2000°F ta kadar 10 periyot için.

2-. % 95 bağıl neme ve 130°F ta üç Hz.lik müddetle mâruz kalma.

3. 50 g ivme.

4. Pile bitişik -titreşim tepe seviyesi 200 g.

Evvelce gösterildiği gibi, bir güneş pilinin çıkışı, sıcaklığın yükselmesi ile azalır. Bundan dolayı, pil sıcaklığının düşük seviyede olması istenecekdir, fakat ön hesaplamalar vasıtasiyle hakiki sıcaklığın bilinmesi çok daha önemlidir. Bu, güneş pil grubu veriminin, fezadaki çalışmasından tahmin edilmesi bakımından lüzumludur.

• tlttlIMIlMlllll' ( S ı k transmisyonunu arttırmak i ç i n aniırefleksıyon

Atîminyum bot peteği

Cam s la/t

Ultrav'ıolı refl«ksıyon kaplama

*P" Kjntok

Com slayt yapıştırıcı Silikon Fotovoltaık Pil

Fotov»Uaık pil yapıştırıcı

-yukjek

emisyon kaplama

Şekil : 9. Balpeteği güneş pili panel kanstrlıhsıyonur-ın kesidi.

E'ektrık Mühenüislifei 123

PlLLN KENDiSiNiN EMİSYON YAPMASI

VE YUTMASI :

Güneş pilinin emisyon katsayısı f ve yutma katsayısı a 0,25 mikrondan 25.0 mikrona kadarkl dalga uzunluklarında ölçülen yansıtma malûmatından hesaplanır. Çıplak ve örtüsüz tipik pil malûmatı gekil 10 da kaydedilmiştir ve cam kaplı piller için olanda, gekll 11 de dir.

Mademki, £ pilin fezada ısı yayma kabiliyetinin bir ölçüsüdür, bu değerin, mümkün olduğu kadar bire yakını tercih edilir. Burada gösterilen a fezadaki güneş radyasyonudur. Zıt yansıma kaplamalar, maksimum pil performans bölgesindeki yansımaları azaltmak için kullanılır. Ültravtole yansıtıcı kaplamalar, cam yapıştırıcıyı feza güneş ışığındaki şiddetli ültravıole radyasyonu vasıtasiyle muhtemel ışık transmisyonundaki kayıptan korumak için kullanılır. Emisivlte 300°K «Kelvln derecesi» radyasyon sıcaklığı için 0,83 dür, buda ideal maksimum, siyahcisim radyasyonunun % 83 ü demektir. Güneş radyasyon yutma katsayısı ültraviole yansımasından dolayı 0,78 e düğmektedir.

«0

^* ^"*

>

.

= "^

r" "v ~ <

^ /_

IS .75

2r t

91 3 17

Dolgo Boyu

m ı kron

Şekil : 10. 1x2 cm silikon güneş pilinin yansıtması a = 0,916, e = 250, K = 0,28; e — 300, K = 0,308

uı «O

"

a

:S 75 2

C J 13 " 21

Dalga

Boyu (mikron )

Şekil : 11. Cam kaplı silikon güneş pilinin yansıtması.

Elektrtk Mühendisliği 123

iKi PiL, ARASINDAKİ YÜZEYlN EMİSYON YAPMASI VE YUTMASI :

iki pil arasındaki yüzeyin emisyon katsayısı f ve yutma katsayısı a piller için gösterildiği gibi ayni vaziyette ölçülür. Bu yüzey normal olarak alçak bir yutma katsayısı « yüksek bir emisyon katsayısı E değerine sahip malzemeyle kaplıdır. Kullanılan tipik beyaz boyalar £ = 0,90 300°K de ve ,a = 0,33 gibi değerlere sahiptir.

ARKA TABAKALARIN EMİSYON YAPMA ÖZELLİĞİ :

Yine burada mümkün olduğu kadar yüksek bir emisyon yapması arzu edilir. a yutma değerinin önemi pil panel durumuna bağlıdır; yani fezada daima güneşten uzak veya periyodik olarak güneşi görmesi gibi.

Pil arka kısmının daimi olarak güneşi görmemesi istenen yerlerde ve arz albedo'sunun ihmal edilebildiği yerlerde sert alüminyum anotlama bazı hallerde seçilmektedir. 6061 alüminyum, alagımı üzerine yapılan anotlama işlemi 300°K de £ = 0,85 emisyon hasıl edecekdir. Sert anotlama boyadan daha fazla lehtedir ve tecrübelerin gösterdiği gibi diğer hiçbir eritici, ne rutubet, ne aşındırma bakımından bu yüzeye ve emisyonun £ değerine tesir etmiyecektir.

Bundan evvel sıralanan bütün faktörleri nazarı itibara alarak, müteakip kademe güneş pil grubunun stabilize sıcaklığının hesaplanması ola cakdır; bu da Stephan - Boltzman denkleminin nisbeten basit bir kullanılmasıdır. Bu kabil hesaplar, güneşe çevrilmiş düz plaka kollektörler için 39°C daki netice değerlerdir.

Genellikle feza güç dönüştürmesi için kullanılan güneş pillerinin boyut ve tipik toleransları şekil 12 de verilmektedir. • Şekil 12 B deki pil, şekil 12 A dakinin ayni esas boyutlara sahiptir, fakat l santimlik kenar boyunca pozitif bir kontak §erldine sahiptir.

Bu, güç veriminde takriben % 5 bir kazanç temin eden 1,8 cm= ye karşılık, olarak 1,9 cm? ilk bir etkin yüzey hasıl eder.

Şekil 12 A daki pil, genel olarak bir pilin pozitif kontağı komşu pilin negatifine lehimlenerek bağlanır ve beşli gruplar teşkil edilir; şekil 12 B deki pil ise parelel bir tip şekildir, bütün pozitif şeritler bir araya bağlanmış ve bütün negatif arka yüzeyler ortak bir şerit veya iletkene bağlanmıştır. Gruplar, güneş pU dizisinin gerilim ve akım isteklerine ulaşmak için seri ola rak bağlanırlar.

Bu grupların tipik boyut ve ağırlıkları sırasiyle şekil 13 A ve 13 B de gösterilmiştir. Ağırlıkla, pillerin monte edilmiş olduğu alt tabakayi ihtiva etmiyor, çünkü bu, her feza aracının fiziksel zorunluklanna dayanarak bir hayli değişebilir.

t 010 o; s

ı om

7U

( B ) 12 1x2 cm güneş pili için boyutlar.

tTll

t. Ol l

-W __ k- 040 —»

r-

078 M«x

(A)

Kaplı olmıyan shıngle ebadı

•ogırlık orjm ol«f«k

Yalnız piller

C o (n filter vt yopıjtıncıl

55 .

Yaputırıcı

»3

TopUm gram

' 263

. 'B ) Cam kaptı shıngle'ın ağtrlığı

Şekil • 13. Tipik 5 püliJt shingle'ın boyut ve ağırlığı.

Güneş pilinin fezadaki çıkış gücü :

- Fezada güneşe çevrili bir güneş pili dizisinin kabaca d-c çıkış gücünün hesaplanması özellikle iki şeye bağlıdır :

l — Stabilize edilmiş sıcaklık ve 2 — güneş pilinin fezadaki verimi. Laboratuarda, pil veriminin veya üretim hattının ölçülmesinde 2800°K kızıl sıcaklığa ayarlanmış bir tungsten ışık kaynağından faydalanılır. Işık şiddeti, arz yüzeyinde güneş ışını üe kalibre edilmiş bir standart güneş pili yardımiyle 100 mW/cm2 elde etmek için mesafe değiştirilerek ayar edilir. Bu vaziyette elde edilen verim fezada 140 mW/cm2 güneş ışığı şiddetinde güç dönüştürmesi maksadiyle kullanılamaz, çünkü kalibre için kullanılan arzdaki güneş ışıkları ile feza güneş ışıklan arasında spektral dağılma bakımından büyük farklar vardır.

Şekil 14 arz atmosferinin, seçicilik zayıflatmasını gösteriyor. Bir güneş pilinin nlsbî cevap eğrisi ayni grafikte üstüste bindirilmiştir; arz alanından ve fezadan geçişlerde güneş enerjisinin muntazam olmıyan artışı gösteriliyor.

Enerjide açık olarak büyük bir artma, güneş pilinin hiç cevap vermediği veya nisbeten düşük cevap verdiği dalga boylarında vukua gelmekte-' dır.

Bunun tesiri, güneş pilinin arzda ölçülen ve-, rimlnln, fezada takriben % 12 azalmasına sebeb olur. Bu faktörün gerçek tespiti için, güneş pili üzerinde yapılan kaliblrasyon ölçmeleri anında, arz güneş ışığının hakiki spektral dağılışını ölçmek için doğru olarak kalibre edilmiş bir Spektrofotömetrenın kullanılması zaruridir. Operasyonun yapılmasında lüzumlu bilgiler altı kademede özetlenmiştir:

1 — Arzın güneş ışığı ile aydınlatılmış, bir pilin verimini ölçünüz.

2 — Basit ışık şiddeti ölçmeleri için Pyrhellometer kullanarak, birinci kademedeki güneş ışığının hakiki spektral dağılımını ölçünüz.

3 — Kalibrasyon altındaki pilin nlsbl spektral cevabını tayin ediniz.

4 — Kademe üçten nisbî cevapla F. S. Johnson's feza güneş ışığı eğrisinin nokta nokta çarpımını yapınız.

5 — Kademe ikide elde edilen arz güneş ışığı eğrisini kullanarak 4. cü kademeyi tekrar ediniz.

6 — Kademe 5 de elde edilen alanın kademe 4 deki alana oranını tayin ediniz.

Bu oran, adı geçen pilin, arz güneş ışığında ölçülen verimine tatbik edilecek azaltmadır ve spektral ortalama cevabı kalibre edilmiş pilin ayni olan pillere bir ortalama olarak tatbik edilebilir. Bu basit teknik, spektral dağılımı feza güneş ışığınınklne uygun bir ışık kaynağının ışık şiddeti seviyesini ayarlamak içinde kullamlacakdır.

Mühendisliği 12Ş

Panelin fezadaki çalışması :

Birçok değişik şekillere sahip güneş pıh güç panellerinin, fezada güneşe bakan ve bakmıyan dizayn tipleri yapılmıştır. Bunlar, 0,3048 cm alüminyum, yüzeylen 0,9525 cm an peteği ve bir adet 9290 cm* 'Kadem-kare' alanı; güneş pillerinin bağlantısı için arka yüzeydeki bir baskı devresine "Printed circuıt' sahip 22.86 cm çapında alüminyum an peteği ve değişik şekiller verilmiş alüminyum metal yapraklan ihtiva eder.

Testler, fezadaki elverişliliği tayin etmek bakımından panellerin bütün bileşenleri üzerinde yapılır. Yapıştırıcıdaki ağırlık kayıp testleri yüksek vakumda yapılır. Panellerin emisyon yayma değeri ve yutma değeri keza bir vakum ortamındaki muhtemelen değişecek değerler için test edilir. Ültraviyole radyasyon ve vakumun bu yapıştırıcı ve kaplamalara olan tesirleriyle bir dereceye kadar ılgilenilmiştir, fakat bu testlerin neticeleri gösteriyorki, dış feza çevresinin herhangibir ölçülebilen sürüncemen tesirlere sebep olmadığı anlaşılmıştır.

Halihazırda güneş pillerinin üretimdeki kabiliyetleri şekil 15 de gösterilmiştir.

Tek ve çıplak güneş pillerinden, komple panel durumuna kadar gösterilmiş olan değer azaltma faktörü ortalama % 13 dür. Bu lehimleme operasyonlarını, cam kaplı tabaka ve yapıştırıcıdaki transmisyon kaybmı.montaj ve kötü uylula-ma kayıplarını hesaba katmaktadır. Sıcaklık 28°C olarak kabul edilir, bundan sonra sıcaklık düzeltmeleri, grubun stabilize edilmiş ve hesaplanmış sıcaklıkları için kullanılmalıdır.

Gerçek çalışmada, güneş pil grupları, stabilize edilmiş sıcaklıkta 10°C dan 60°C ta kadar değişmektedir. Feza verimi tarif edilmiş olan % 12 den daha büyük güneş pillerinin kullanüabilmesi sımılandırılmıştır ve % 12 den yukan değerlendirilmiş piller nazara alınmıyacakdır, yalnız düşük güç tatbikatları müstesna.

Beher birim ağırlığa karşılık güç faktörü bir hayli değişebilir ve 4 faktörle ilgisi vardır :

1 — Güneşe dönük veya dönük olmayan gruplar.

2 — Hasıl edilen titreşim ve gerilmelerle ilgili olarak aracın yapımında kullanılan malzeme.

3 — Güneş pil grubunun yerleştrildiği destek yapı.

4 — Grubun stabilize edilmiş sıcaklığı.

Güneşe dönük düz plaka kollektörlerle beher 0,453 kg, ağırlığa karşılık 4,5 wat kadar değerler sağlanmaktadır.

OE ti 9i II 11 Ol »V

1 1 1'

| ---

90 S0 40 20 1

G

nete i it y y u

s

pck('tOridl

O!

O! ılı

m

r/ sV \

Ar sTs.

ı

}t h on

, il

'

Sk

'^s

Di a m t î 11

T "*Sj *"" 1 1

Sf rnl « (1 '1 ( '*)

jeh ı

,19

r 0)

'/ilF^/ l

\n^ ^^tu > H- ııı

V

n

/^

— dD

*"" •

:

2 4 t 8 10U

lt 16

1 Dalga

Boyu (mıKrop )

Şekil . 14. Güneş radyasyonu, ve pil nisbi cevabının mukayesesi.

%90alsn istifadesi, norm»l feu _ îunes ,iris tesiri (UOmW/cm2) N

Panel

sıcaklığı

c 10 verimi (•/,)

2%°C

16 9 10 11

Fezodo ovaroj nomrnal jünes pılı takımının dönüştürme

» 9.2 102 115 126

Avaraj çıpiok güneş pilinin fezada dönüştürme verimi (%}

Şekil • ıs. Bugünkü güneş pilinin Üretme kabiliyeti.

Güneş pillerinde radyasyon tahribi, bozulması :

Pillenn radyasyon bozulma konusu halihazırda şiddetli bir çalışma ve araştırma altındadır. Bu gayret, laboratuar radyasyon çahsmalanndan ibaret olup, feza ortamındaki tahribin hakiki ölçülerini yapmak ve feza uçuşlannı yerine getirmek bakımından protonlar ve elektronların her ikisi de laboratuarda kullanılmaktadır. Bunlardan hiçbirisi herhangi bir özel güneş, pil dizaynına tatbik edilebilen spesifik bilgileri vermemek tedir.

Bunun sebepleri :

l — Bir özel yörüngede hesaba katılan hakiki şartlarla laboratuar deneylerindeki doz nisbeti ve toplam dozun eşitlenmesindeki zorluk denenir.

2 — Radyasyon tahribine alt uçug bilgileri yalnız test yörüngesine tamamen tekabül eden yörüngelere tatbik edilebilir.

Aracın yolu, ekseriya muntazam olmıyan bir yoğunlukta, proton, elektron ve nötronların birleşimlerinin radyasyon alanı içerisinden geçer. Muhtemel' alçak yoğunluk sertleştirme ve muhtelif partiküllerin ayni andaki etkilerine mâruz kalma tahrip tahminlerini fazlasiyle belirsiz hale sokar.

Mamafih, bu üp araştırmalarda büyük gelişmeler yapılmaktadır. Bir peyk deneyinden elde edilen bilgileri kapsayan tablo I de bir örnek veriliyor. Bu özel yörüngenin birhayli eliptik olmasından ötürü tedbirler tatbik edilebilirler. Bilgiler, nisbeten ince cam örtü kısmının koruma etkisini göstermesi bakımından faydalıdırlar.

Tablo 1. Silikon gUneşpill Üstünde radyasyon tahribi

Pil Korunması

Korunmamış 0,003 Cam 0,020 Kuartz 0,060 Kuartz

Takribi toplam değer alçalması %

îkl 24 saatlik yörünge devri süresinde toplam entegrasyon yapılmış akış, Proton/cm2

{ 6

Referanslar :

1. Silicon Solar Energy Converters, M. B. Prince. Journal Applied Physics, New York N. Y., vol. 26, May 1955 pp. 534-40

2. Theoretical Conslderations Governing The Choice of the Optimum Semlconductor for Photövoltalc Solar Energy Conversion, J. J. Loferski. Ibid., vol. 27, 'Jüly 1956, pp. 777-84.

3. New Developments in Silicon Photovoltaic Devices and Their Application in Elect ronics, M. Wolf, M. B. Prince. Solid State Physics Jn Electronics and Telecommunications, 1958, vol. II, Acadenüc Press, London, England, 1960, pp. 1180-96.

4. New Developments in Silicon Photovoltaic Devices, M. B. Prince, M. Wolf. Journal of the British Institute of Radio Engineers, London, England vol. 18 pp. 583-95, Oct. 1958.

5. Subllmation of Materials in Vacuum, K. Ray. Vacuum Technology Transactions, Pergamon Press, New York, N. Y., 1961, pp. 243-48.

6. A Study of the 'Effect of Geomagnetlcally Trapped Radiator on Unprotected Solar Cells, J. W. Keller, R. D. Shelton, R. A. Potter, L. Lacey. Proceedings, Instltute of Radio Engineers, New York, N. Y., vol. 50, Nov. 1962, pp. 2320.

7. Solar Celi E-.periments on the Transit and Traac Satellites, R. E. Fischel Pro ceedings, Solar Working Group Conference, Interagency Advanced" Power Gro up, Washington, D. C., Feb. 1962.

8. Diffusion Length Meassurement by means of îonizing Radiation, W. Rosenzvveig. Bell System Technical Journal, New York, N. Y., vol. XLI, Sept. 1962, p. 1573.

DAĞITIM TRAFOLARININ GÜÇLERİ TÎPLEŞTtRtlJM

Memleketimizde elektrik sektöründeki kuruluşlarca çeşitli güçte dağıtım trafoları kullanılması, imâlat, işletme ve yedek parkın temini yönünden bir çok zorlukların doğmasına sebeb olmaktadır.

Bu durumu gidermek üzere ilgili kuruluşların mütalâaları da alınmak suretiyle Enerji ve Tabiî Kaynaklar Bakanlığında yapılan çalışmalar sonunda şehir dağıtım trafolarının güçlerinin proje ve tesislerde 40 - 63 -100 250 - 400 kVA olarak seçilmesine, 400 kVA'dan büyük olan trafoların seçiminde ise ihtiyaçlara göre hareket edilmesi gerektiğine karar verilmiş ve ilgili kuruluşlara tebliğ edilmiştir.