Monokristal güneş paneli nedir?
Monokristal güneş paneli, monokristal güneş hücreleri içeren bir güneş panelidir. Panel adını, yarı iletkenle aynı şekilde yüksek saflıkta monokristal silikondan yetiştirilen silindirik bir silikon külçesinden alır. Hücre tek bir kristalden oluştuğu için elektronlara daha iyi bir elektrik akışı için daha fazla hareket alanı sağlar. Silindirik külçe, hücreleri oluşturan gofretler halinde dilimlenir. Hücrelerin faydasını en üst düzeye çıkarmak için dairesel gofretler telle kesilerek sekizgen şekilli bir gofret haline getirilir. Bu hücreler sekizgen şekilleri nedeniyle benzersiz bir görünüme sahiptir. Ayrıca tek tip bir renge sahiptirler.
Monokristal güneş paneli yapısı
Yukarıda belirtildiği gibi, monokristal güneş panelleri isimlerini nasıl yapıldıklarından alırlar. Her bir güneş hücresi, tek bir silikon kristalinden yapılmış bir silikon gofret içerir. Tek kristal Czochralski yöntemi kullanılarak oluşturulur; bu yöntemde bir 'tohum' kristali yüksek sıcaklıkta eritilmiş saf silikon fıçısına yerleştirilir. Tohum daha sonra dışarı çekilir ve etrafında erimiş silikon oluşarak bir kristal meydana getirir. İngot olarak da adlandırılan büyük kristal daha sonra güneş pilleri yapmak için kullanılan ince gofretler halinde dilimlenir.
Genellikle bir monokristal panel, panelin boyutuna bağlı olarak 60 veya 72 güneş hücresi içerir. Çoğu konut kurulumunda 60 hücreli monokristal silikon paneller kullanılır.
Monokristal güneş paneli çalışma prensibi
Güneş ışığı monokristal bir güneş panelinin üzerine düştüğünde, hücreler enerjiyi emer ve karmaşık bir süreçle bir elektrik alanı oluşturur. Bu elektrik alanı voltaj ve akım içerir ve P (güç) = V (voltaj) x I (akım) denklemiyle yönetilen güç üretir. Bu güç, doğrudan doğru akımla (DC) çalışan cihazlara güç sağlamak için kullanılabilir. Bu güç ayrıca bir invertör kullanılarak alternatif akıma (AC) dönüştürülebilir
Monokristal güneş paneli Performansı
Monokristal güneş panelleri genellikle tüm güneş paneli türleri arasında en yüksek verimliliğe ve güç kapasitesine sahiptir. Monokristal panel verimleri son dönemdeki gelişmelerle birlikte %18 ila %23 arasna yükselmiştir.
Monokristal güneş pilleri tek bir silikon kristalinden yapıldığından, elektronlar hücre içinde daha kolay akabilir ve bu da PV hücre verimliliğini diğer güneş paneli türlerinden daha yüksek hale getirir. Monokristal güneş panellerinin daha yüksek verimliliği, belirli bir güç kapasitesine ulaşmak için daha az alana ihtiyaç duydukları anlamına gelir. Bu nedenle, monokristal güneş panelleri genellikle polikristal veya ince film modüllerinden daha yüksek bir güç çıkış değerine sahip olacaktır.
Başka bir deyişle, örneğin daha fazla sayıda polikristal güneş panelinin üreteceği aynı miktarda enerjiyi üretmek için güneş enerjisi sisteminizde daha az sayıda monokristal güneş paneline ihtiyacınız olacaktır. Bu, monokristal güneş panellerini sınırlı çatı alanına sahip kişiler için ideal hale getirir.
Monokristal Güneş Panelleri Özellikleri
Monokristal güneş pilleri, fotovoltaik özellikler sergileyen üç malzeme türü arasındadır. Diğer ikisi polikristal güneş pilleri ve amorf veya ince film güneş panelleridir. Monokristal güneş pillerinin özellikleri aşağıdaki gibidir:
- Paneldeki bu hücreler, güneş ışınlarından daha fazla enerji toplamak için daha geniş bir yüzey alanı sunan bir piramit desenine sahiptir.
- Üst yüzey, pozitif bir elektriksel yönelime sahip olan tabana kıyasla elektriksel olarak negatif bir yönelim oluşturmaya yardımcı olan fosfor ile dağıtılır ve bu da bir elektrik alanı oluşturmaya yardımcı olur.
- Yansımayı azaltmak ve böylece emilimi artırmak için hücreler silikon nitrür ile kaplanmıştır.
- Üretilen elektrik, hücrelerin içine bastırılmış metal iletkenler aracılığıyla toplanır.
- Monokristal güneş panelleri Uygulamaları
- Monokristal güneş panellerinin aşağıdakiler gibi birçok uygulaması vardır
Monokristal Güneş Paneli Kullanma (Tercih Etme) Alanları
- Daha verimli olan bu paneller, diğer malzemelerden yapılmış panellerle aynı alan için daha fazla elektrik üretebilir. Bu paneller kentsel ve kırsal alanlardaki güneş çatıları arasında çok popülerdir.
- Bu paneller, ekilmemiş geniş arazilerde daha büyük ölçekli güneş enerjisi uygulamaları için şiddetle tavsiye edilir.
- 5 ila 25 Watt arasında elektrik üreten daha küçük paneller telefonları, kameraları ve dizüstü bilgisayarları şarj etmek için kullanışlıdır.
- 40-130 Watt arasında elektrik üreten paneller ise buzdolabı ve mikrodalga fırın gibi daha yüksek voltajlı cihazlara güç sağlamak için kullanışlıdır.
- Bu paneller bahçelerin aydınlatılması için son derece kullanışlıdır.
- Bu paneller bir dizi oluşturabilir ve kırsal evlere güç sağlamak için kullanılır.
- Bu paneller bağımsız paneller olarak sokak aydınlatması için mükemmeldir.
Monokristal Güneş Panelleri Maliyeti
Monokristal güneş panellerinin fiyatı, bu panellerin üretim şekli nedeniyle diğer güneş panellerinden daha yüksektir. Yüksek verimlilikleri ve güç değerleri de fiyatları artırır.
Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı'na göre monokristal güneş panelleri, polikristal modüllere kıyasla watt başına yaklaşık 0,05 $ daha pahalıya satılmaktadır. Güneş enerjisi teknolojisi ve üretimi geliştikçe, polikristal ve monokristal paneller arasındaki fiyat farkı daralmıştır.
Monokristal Güneş Panellerinin Avantaj ve Dezavantajları
Piyasadaki en verimli güneş pili olmalarına rağmen, monokristal güneş panellerinin her biri aşağıda listelenen çeşitli avantajları ve dezavantajları vardır.
Monokristal güneş panellerinin avantajlarından bazıları şunlardır:
- %18-%23 ile en yüksek verimliliğe sahiptirler.
- Yüksek verimlilikleri nedeniyle diğer türlere göre daha az yer kaplarlar.
- Üreticiler, bu güneş pili türünün en uzun süre dayandığını ve çoğunun 25 yıl garanti verdiğini belirtmektedir.
- Bu paneller daha fazla ısı direnci sergiler.
- Düşük güneş ışığı seviyelerinde daha iyi performans gösterirler, bu da onları bulutlu alanlar için ideal hale getirir.
Monokristal güneş panellerinin bazı dezavantajları şunlardır:
- Piyasadaki en pahalı güneş pilleridir ve bu nedenle herkesin fiyat aralığında değildir.
- Performans seviyeleri sıcaklık artışından etkilenme eğilimindedir. Ancak bu, diğer güneş pili türlerine kıyasla küçük bir kayıptır.
- Üretim sırasında silikon kesildiğinde çok fazla atık malzeme ortaya çıkar.
Monokristal Güneş Panelleri ve Polikristal Güneş Panelleri Arasındaki Farklar
Güneş paneli, ısı veya elektrik üretmek için güneş radyasyonunu kullanan elektronik bir ekipmandır. Isı üretenler termal güneş panelleri, elektrik üretenler ise fotovoltaik güneş panelleridir. Daha pahalı olmalarına rağmen fotovoltaik güneş panelleri, yalnızca havayı veya suyu ısıtmaya yarayan termal güneş panellerinin aksine birden fazla işleve sahip oldukları için termal güneş panellerinden her zaman daha popüler olmuştur.Fotovoltaik güneş panelleri iki ana kategoriye ayrılır: monokristal güneş panelleri ve polikristal güneş panelleri.
Monokristal ve polikristal güneş panelleri arasındaki fark nedir?
İki teknoloji arasındaki temel fark, panel hücrelerinin kristal saflığındadır. Monokristal güneş panelleri tek bir silikon kristalinden yapılmış güneş hücrelerine sahipken, polikristal güneş panelleri birlikte eritilmiş birkaç silikon parçasından yapılmış güneş hücrelerine sahiptir. Bu nedenle monokristal güneş panellerinin hücrelerinin kristal saflığı, polikristal güneş panellerinden çok daha yüksektir.
Monokristal hücreler siyah ve sekizgen iken polikristal hücreler koyu mavi ve karedir.
Performans farkı nedir?
Bir güneş panelinin verimliliği, ürettiği enerji miktarına kıyasla topladığı enerji miktarı arasındaki orandır, geri kalanı ısı olarak kaybolur. 20'lik bir verimlilik, güneş radyasyonunun %20'sinin elektriğe dönüştürüldüğü ve eksik kalan %80'inin ısıya dönüştürüldüğü anlamına gelir. Verimlilik ne kadar yüksek olursa, üretilen elektrik miktarı da o kadar fazla olur.
Bununla birlikte, monokristal güneş panelleri polikristal güneş panellerinden daha iyi performans gösterir, çünkü monokristal güneş pilleri kristallerin bir araya gelmesinden ziyade tek bir kristalden oluşur, bu da spektral tepkilerini ve dolayısıyla enerji üretimlerini artırır.
Somut olarak, monokristal güneş panellerinin verimliliği %16 ila 24 arasında değişirken, polikristal güneş panellerinin verimliliği %14 ila 20 arasında değişmektedir. Bu, eşit bir yüzeyde monokristal güneş panellerinin daha verimli olduğu anlamına gelir. Bu paneller genellikle alanı sınırlayıcı bir faktör olan kişiler için önerilir.
Monokristal güneş panellerinin bir diğer büyük avantajı, hücrelerinin kristal saflığının, üretimlerinin polikristal güneş panelinden daha erken başlayıp daha geç durması anlamına gelmesidir. Sadece daha verimli olmakla kalmaz, bu tür bir panel polikristal güneş panelinden daha uzun bir enerji üretim süresine sahip olacaktır.
Hizmet ömründeki fark nedir? (Monokristal ve Polikristal Güneş Panel ömrü ne kadar?)
Her iki güneş paneli türünün de fiziksel garanti ve verimlilik garantisi olmak üzere iki garantisi vardır. Fiziksel garanti genellikle 15 ila 30 yıldır ve herhangi bir fiziksel hasarı kapsar. Verimlilik garantisi 20 ila 30 yıldır ve 25 yıl sonra güneş panellerinin verimliliği ile ilgilidir. Dolayısıyla, 25 yıl sonra %80 verimlilik garantisi, panellerin 25 yıl sonra ilk yıl ürettikleri elektriğin %80'ini üretecekleri anlamına gelir. Daha az enerji üretmelerine rağmen paneller hala çok iyi çalışmaktadır.
Bununla birlikte, garantilerin süresi panel teknolojisinden ziyade üreticiye göre değişir. En iyi garantileri sunan üreticiyi seçmek size kalmış.
Estetik açıdan ne fark var?
Birçok kişi monokristal güneş panellerinin görünümünü tercih eder. Bunun nedeni, onları daha ihtiyatlı kılan ve koyu mavi polikristal güneş panellerine kıyasla evin çatısına daha iyi uymalarını sağlayan siyah renkleridir.
Bu husus güneş panellerinin çalışması veya performansıyla ilgili olmasa da önemsiz değildir. Güneş panelleri için ömür boyu garantinin 25 yıl ve kullanım ömürlerinin 40 yıl olduğunu unutmayın. Bu nedenle başlangıçtan itibaren doğru seçimi yapmak çok önemlidir çünkü 25 yıl uzun bir süredir!
Fiyat farkı nedir?
Monokristal güneş panelleri, üretim süreçleri daha fazla enerji tüketen ve karmaşık olduğu için genellikle polikristal güneş panellerinden daha pahalıdır. Nitekim, polikristal güneş panellerinin watt başına maliyeti genellikle 0,40 ila 0,50 dolar arasındayken, monokristal güneş panellerininki 0,50 ila 0,80 dolar arasındadır.
Bununla birlikte, monokristal güneş panellerinin verimliliği polikristal güneş panellerinden daha yüksektir. Daha pahalı (ve birçoklarına göre daha güzel) olmalarına rağmen, daha fazla enerji üretirler. Bir güneş panelinin ömrünün 25 ila 40 yıl olduğu düşünüldüğünde, ek maliyet çoğu zaman buna değer.
Ekolojik ayak izi (karbon ayak izi) açısından fark nedir?
Hem monokristal hem de polikristal paneller, güneş panellerindeki fotovoltaik hücrelerin güneş radyasyonundan elektrik üretmesini sağlayan iletken bir malzeme olan silikondan yapılır. Silisyum doğal halde bulunmaz, ancak yerkabuğumuzda bulunan kimyasal bir element olan silikadan elde edilir.
Silika çıkarıldıktan sonra rafine edilerek silikona dönüştürülür ve daha sonra külçe şeklinde kristalize edilerek ince şeritler halinde kesilir (genellikle gofret olarak bilinir). Tüm bu süreçler kirletici ve enerji tüketen süreçler olduğu için yüksek bir ekolojik ayak izine sahiptir.
Bununla birlikte, monokristal bir güneş panelinin ekolojik ayak izi, üretimi iki ila üç kat daha fazla malzeme kaybına neden olduğu için polikristal bir güneş panelinden daha yüksektir. Bununla birlikte, monokristal güneş panellerinin verimliliğinin polikristal güneş panellerinden daha yüksek olduğu göz önüne alındığında, ekolojik ayak izi polikristal güneş panelinden daha hızlı telafi edilecektir.
Özetle, monokristal güneş panelleri tek bir silikon kristalinden yapılmış güneş pillerine sahipken, polikristal güneş panelleri birlikte eritilmiş birden fazla silikon kristali parçasından yapılmış güneş pillerine sahiptir. Bu üretim farkı, monokristal güneş panellerinin spektral tepkisinin daha yüksek olduğu anlamına gelir ve bu da onlara daha iyi performans sağlar. Daha pahalı olmalarına rağmen, daha fazla enerji üretebilmeleri, özellikle de ömürlerinin en az 25 yıl olduğunu bilerek, ek maliyetlerini dengelemektedir. Ayrıca, siyah renkleri daha dikkat çekicidir ve geleneksel bir shingle çatı ile daha iyi çalışır. Monokristal güneş panelleri kesinlikle en iyi güneş paneli türüdür.
Görüldüğü üzere monokristal güneş panelleri hakkında daha konuşacağımız çok fazla detay bulunmakta. Bu başlangıç yazımızla monokristal güneş panellerine giriş yapmış bulunmaktayız.
Kaynakça:
Taşçıoğlu, A. (2015). Monokristal ve polikristal güneş panellerinin Bursa koşullarındaki güç performansı üzerine bir araştırma. [Yüksek Lisans Tezi, Bursa Uludağ Üniversitesi]. Fen Bilimleri Enstitüsü, Bursa.