III-V grubu güneş hücresi geliştirilmesi ve prototip yoğunlaştırıcılı fotovoltaik modül üretimi


Öğrenci: YUNUS ÖZEN

Danışman: SÜLEYMAN ÖZÇELİK

Özet:

Bu çalışmada, tek eklemli Ge, iki eklemli GaAs/Ge, GaInP/GaAs ve üç eklemli GaInP/GaAs/Ge fotovoltaik (PV) hücre yapıları, örgü ve akım uyumlu olacak şekilde tasarlandı. Bu yapılar MBE tekniği ile büyütüldü. PV hücre aygıt fabrikasyonları litografi ve metalizasyon işlemleri ile tamamlandı. Bu hücreler arasında GaInP/GaAs/Ge üç eklemli güneş hücresinin yoğunlaştırılmış PV (CPV) modülleri üretildi. CPV modülün önemli bileşenlerinden olan parabolik ayna ve konik şekilli ikincil optik elemanların tasarımları yapılarak üretimleri gerçekleştirildi. Yoğunlaştırıcı sistem olarak Fresnel mercek, tekli büyük alan parabolik ayna ve 16 parabolik aynadan oluşan yoğunlaştırıcılı olmak üzere üç adet modül sistemi geliştirildi. 16'lı parabolik yoğunlaştırıcılı sistemden 500 güneş elde edildi. Yüksek yoğunlaştırma etkisiyle oluşabilecek sıcaklığı düşürmek için alıcı sistem ve ısı tankı tasarımı yapıldı ve hücre bu sistem üzerine yerleştirildi. Yoğunlaştırıcı ayna-ikincil optik-hücre alıcısı ve ısı tankı entegrasyonu yapılarak 16 aynadan oluşan CPV modül prototipi üretildi. GaInP/GaAs/Ge üç eklemli yapının güneş hücre parametrelerini belirlemek için akım-voltaj karakteristikleri AM1,5'e kalibre solar simülatör kullanılarak 1 güneş ve CPV sistem ile 500 güneş altında hücre ve modül verimlilikleri belirlendi. GaInP/GaAs/Ge üç eklemli hücrenin 500 güneş altında elde edilen verimlilik değerinin, 1 güneşten elde edilen değerden %23,50 fazla olduğu belirlendi.