Enerji maliyetlerinin
artığı günümüzde ucuz ve çevreye zarar vermeyen yeni kaynak arayışları ve
pratik uygulamalara yönelim hız kazanmıştır. Bu iki kriter gerçekten çok
önemli: Düşük maliyet ve yeşil uygulama. Bu noktada yenilenebilir enerji
kaynakları ön plana çıkmaktadır. Rüzgar, güneş ve biyogaz gibi yenilenebilir
enerji kaynaklarına yönelim önümüzdeki günlerde daha da artacağa benziyor.
Enerji Piyasası Düzenleme Kurumu (EPDK), 500kW (kilovat)
altı enerji üretiminde lisans zorunluluğunu kaldırdı. Yani
konutlar, işyerleri, fabrikalar, köyler, mahalleler bireysel ve toplu bir
şekilde elektriklerini üretebilecekler. Dahası ürettikleri enerjinin
fazlasını elektrik dağıtım şirketlerine satabilecekler. Bu alanda faaliyet
gösteren ‘Lisanssız Elektrik Üretim Derneği’ (Lİ-DER)
kurulmuş. Dernek, özellikle kendi elektriğini üretmek isteyen bireysel ve küçük
şirketlere danışmanlık hizmeti vermektedir. (Dernek ve konu hakkında ayrıntılı bilgi http://www.lisanssizelektrik.org/
adresinden edinilebilir.) Biz bu yazımızda güneş panellerine yoğunlaşacağız.
Güneş ışınlarından yararlanmak için pek çok teknoloji geliştirilmiştir. Bu
teknolojilerin bir kısmı güneş enerjisini ışık ya da ısı enerjisi şeklinde
direk olarak kullanırken, diğer teknolojiler güneş enerjisinden elektrik elde
etmek şeklinde kullanılmaktadır. Güneş ışığı foton adı verilen küçük enerji paketlerinden
olmaktadır. Güneşten gelen bu enerjiyi kullanarak elektrik
üretme amacı ile güneş panelleri, başka bir
deyişle fotovoltaik paneller kullanılmaktadır. Fotovoltaik paneller, birçok solar hücreden oluşmaktadır. Güneşten gelen fotonlar güneş panelinin
üzerinde bulunan solar hücreler tarafından emildiklerinde,
açığa çıkan enerji elektronların serbest hareket etmesine neden olur ve elektronlar
iletken olan; bağlantı kablosundan boyunca ilerlerler. Elektronların bu hareketi elektrik akımı
meydan getirir. Fotovoltaik hücreler yarı iletken silikon malzemeden üretilmektedirler. Güneş
panelleri çok sayıda güneş hücresinin birbirine paralel veya seri bağlanarak;
bir yüzey üzerine monte edilmesiyle oluşturulur.
Güneş
panelleri bir çok güneş pilinin bir araya getirilmesiyle oluşur. Güneş pilleri pek çok farklı maddeden yararlanarak üretilebilir.
Günümüzde en çok kullanılan maddeler şunlardır: kristal silisyum, galyum
arsenit (GaAs) amorf silisyum, kadmiyum tellürid (CdTe), bakır indiyum diselenid
(CuInSe2). Bu bileşikler üzerinde çalışmalar bütün hızıyla devam etmektedir.
Örneğin SnTe, SnSe gibi. Fakat burada önemli olan verim ve maliyet ilişkisidir.
Bilim insanları da yüksek verim düşük maliyetli bileşikler üzerindeki
çalışmaları sürdürmektedir.
Bir yarı-iletken hücrede elektrik üretimi nasıl olur?
Yukarıda kısaca açıladığımız
bu olayı biraz daha ayrıntısıyla anlatırsak:
Katı cisimler elektrik özelliklerine (özdirencine)
göre üç gruba ayrılırlar: metaller,
yalıtkanlar ve yarı iletkenler. En büyük baş kuant numaralı elektron
tabakasına değerlik bandı denilmektedir. İletkenlik bandı ise, her bir atom
veya molekül içerisinde daha yüksek enerji seviyelerine sahiptir. Değerlik ve
iletkenlik bantları arasındaki enerji farkı, yasaklanmış bölge olarak ifade
edilen ve genellikle eV cinsinden verilen bant aralığı enerjisi (Eg) olarak
adlandırılır. Metallerdeki değerlik elektronları bandın boş
bölgelerinde rahatça dolaşabildikleri için elektrik iletkenliğini çok iyi
sağlayabilmektedirler. Elektronların iletkenlik bandı ve değerlik bandı
arasındaki geçişleri elektriksel iletkenliğin olarak açıklanmaktadır. Ancak her
elektron bu bandlar arasında geçiş yapamamaktadır. Değerlik bandı ile
iletkenlik bandı arasındaki band aralığı enerji yüksek ise bu geçiş
sağlanamamaktadır. Metallerde bu bandlar birbirine geçmiş durumdadır.
Dolayısıyla band geçişleri kolaydır. Metale dışarıdan gönderilen elektronlar,
metaldeki elektronlarla yer değiştirir. Yer değiştiren elektronlar komşu
elektronları ileriye iterek yeni konumlar alır ve bu etki metal boyunca
iletilerek elektronlar diğer uçtan dışarı atılıncaya kadar devam eder. Böylece
akım iletilmiş olur. Yarı-iletkenlerde bandlar arası enerji metallerle
yalıtkanlara arasındadır. Yalıtkanlardan elektronların bandlar arası geçişi
mümkün olmamaktadır.
Şekil: İletken,yarı iletken ve yalıtkanların
enerji-düzey bant diyagramları
Güneş Panelleri Görsel
Bilgilendirme
Kendi Elektriğinizi Üretmek
Güneş pillerini bir
defa çatıya kurduktan sonra ortalama 45 yıl ömrü bulunmaktadır. Güneş
pilleriyle üretilen elektriği kendi evinizde veya iş yerinizde kullanıp,
fazlasını devlete satmanız da mümkün. 500 kW altındaki uygulamalar için anahtar
teslim projeler yapan pek çok yerli ve yabancı firma mevcut. Şuan bu
sistemlerin kurulumu maliyetli gibi görünse de ilerleyen dönemlerde maliyetler
azaldıkça sistemin kendini amorti etme süresi kısalacak ve pek çok insan kendi
elektriğini üretmeye başlayacaktır. Bu da fosil yakıtlara olan gereksinimimizi
azaltacak; çevre ve ekonomi açısından oldukça karlı olacaktır.
Dr. Kimyager Hasan ÖZ
Dr. Kimyager Hasan ÖZ
Kaynak
Yük. Kimyager Hasan ÖZ,
Termoelektrik SnTe Bileşiğinin Elektrokimyasal Sentezi, Sakarya Üniversitesi
Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi, Ocak 2011.
