Experimental analysis and modeling of photovoltaic panels
Fotovoltaik panellerin deneysel analizi ve modellenmesi
- Tez No: 495139
- Danışmanlar: PROF. DR. HÜSEYİN KURT
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Enerji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 159
Özet
Bu tez güneş hücresi üretimi konusunda ve çalışma şartları ile ilgili deneysel, teorik ve simülasyon çalışmalarını içermektedir. Deneysel çalışmalar Silikon (Si) güneş hücresi üretim aşamaları üretim parametreleri incelenerek Si ingotun üretilmesinden nano boyutta dağlama işlemine kadar mümkün olan en kısa zamanda en az enerji ve malzeme sarfiyatı sağlamak hedeflenerek gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla, üretim aşamaları değişik parametrelerle birçok defa uygulanmış ve yapay zekâ kullanılarak yapılacak olan optimizasyon çalışmaları için gerekli veriler toplanmıştır. Teorik çalışmalar kapsamında güneş hücresi üretim aşamalarının optimizasyonu için Yapay Sinir Ağları (YSA) ve Bulanık Mantık (BM)'tan yararlanılmıştır. Bunlara ek olarak, Si dilimin üretilmesinde ve güneş hücresi için gerekli olan Si altlığın elde edilmesi aşamaları olan elmas testere ile kesme işlemleri, zımparalama, parlatma, mikro tekstürleme ve nano dağlama işlemlerinde karşılaşılan problemler ve çözüm yolları tespit edilmiştir. Simülasyon çalışmaları kapsamında güneş hücresi simülasyonu ve ANSYS-FLUENT kullanılarak Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) olmak üzere iki farklı türde simülasyon gerçekleştirilmiştir. Güneş hücresi simülasyonunda hetero-eklem güneş hücresi yapısı göz önüne alınmış ve bu hücreye ait akım (I), voltaj (V) doluluk faktörü (DF) ve hücre verimi hesaplanıştır. Güneş hücresi simülasyonunda %22.4 hücre verimi ve %77.8 doluluk faktörü değerlerine ulaşılmıştır. HAD simülasyonlarda ise hetero-eklem hücreden oluşan bir güneş panelinin veriminin çalışma şartlarında sıcaklık karşısında gösterdiği davranışı incelemek üç farklı soğutma seçeneği sunularak incelenmiştir. HAD simülasyonları sonucunda ısı kuyu eklenmiş hava soğutmalı güneş paneli minimum verimlilik kaybı göstererek ne iyi performansı göstermiştir. Böylece güneş hücresi üretimi, üretim aşamalarının optimizasyonu ve çalışma şartlarının simülasyonlarının yapıldığı çok yönlü bir çalışma ortaya konmuştur.
Özet (Çeviri)
Present study includes experimental theoretical, and simulation studies on production and operation of solar cell. In experimental studies, Silicon (Si) solar cell production steps were performed from production of Si ingot to nano etching process in order to decrease energy and material consumption in a possible shortest duration by investigating the production parameters. For this purpose, production steps are performed under different conditions in order to obtain data to perform theoretical optimization studies by benefitting from artificial intelligence in theoretical studies. Artificial neural networks (ANNs) and Fuzzy Logic (FL) were utilized in the scope of theoretical studies to optimize the solar cell production steps. Furthermore, problems and overcoming methods during production steps of Si wafer and preparation steps of Si substrate for photovoltaic (PV) solar cells such as diamond wire saw, lapping, polishing, micro texturization and nano etching were investigated. In simulation studies two separate simulation were performed: Heterojunction solar cell simulation and computational fluid dynamics (CFD) simulation in ANSYS-FLUENT. In solar cell simulation, heterojunction solar cell structure was developed and electrical results such as current (I) voltage (V) curves, fill factor (FF) and efficiency (neff) were obtained. As a result of solar cell simulations 22.4% cell efficiency with 77.8% fill factor was achieved for the heterojunction solar cell developed in this study. In CFD simulation three different cooling option were considered for a PV panel consisted of heterojunction solar cell simulated in this study in order to investigate the efficiency behavior of PV panel under operating conditions depending on temperature difference. As a result of CFD simulations, air cooling with heat sink option was showed the best performance for operation of PV panel with minimum efficiency loss. In this way a versatile study on solar cell production optimization production steps and simulation operating conditions was performed successfully.
Benzer Tezler
- Effects of solar radiation and neutron, gamma material intereaction effects on the solar cells/modules/panels
Güneş ışınımı ve nötron, gama malzeme etkileşiminin güneş hücreleri/modülleri/ panelleri üzerindeki etkileri
İNAL BEGÜM TURNA DEMİREL
Doktora
İngilizce
2021
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZUHAL ER
- Fotovoltaik panellerde parametre kestirimi
Parameter estimation in photovoltaic panels
KÜBRA ÖZCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOsmaniye Korkut Ata ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ZEHAN KESİLMİŞ
- Kısmi gölgelenme etkilerini modelleyebilen bir PV emülatör tasarımı
An emulator design which can modeling the effects of partial shadowing
BURAK ARSEVEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAfyon Kocatepe ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SAİD MAHMUT ÇINAR
- Fotovoltaik panellerde soğutma tekniğinin enerji verimliliğine etkilerinin uygulama ve simülasyon yoluyla analizi
Analysis of the effects of cooling technique on energy efficiency in photovoltaic panels through application and simulation
ÖZCAN BOZKUŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ABDULHAKİM KARAKAYA
- Isı pompalı fotovoltaik/termal bütünleşik sistemin termodinamik analizi ve deneysel incelenmesi
Thermodynamic analysis and experimental investigation of photovoltaic/thermal integrated system with heat pump
ERHAN KIRTEPE
Doktora
Türkçe
2020
Makine MühendisliğiEge ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ GÜNGÖR