Güneş gözelerinde spektral etkiler
Spectral effects on solar cells
- Tez No: 961036
- Danışmanlar: PROF. DR. RÜŞTÜ EKE
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 114
Özet
Güneş gözelerinin performansları STC (standart test koşulları) koşulları kullanılarak belirlenmektedir. Ancak bu koşullara işletme şartlarında nadiren karşılaşılmaktadır. Güneş gözelerinin dış ortam performansı toplam güneş ışınımı, modül sıcaklığı ve güneş spektrumu gibi faktörlere bağlıdır. Bu nedenle farklı coğrafi konumlarda ve farklı atmosferik koşullarda güneş gözesi performansı farklılık göstermektedir. Güneş gözelerinin spektral tepkisi kullanılan yarıiletken teknolojiye göre değişmektedir ve güneş spektrumuna bağlı olarak verimliliği etkilemektedir. Bu çalışmada Türkiye'de aynı enlem ve boylam üzerinde seçilmiş 4 farklı il için (Muğla, Şanlıurfa, İstanbul ve Trabzon) konum ve atmosferik koşullar altında SPCTRL2 programı kullanılarak güneş ışınımının spektral dağılımı elde edilmiştir. Spektrumların karakterizasyonu için ortalama foton enerjisi (APE) ve farklı güneş gözesi teknolojilerine (c-Si, a-Si, CdTe ve CIGS) ait spektral tepki aralığı kullanılarak nihai verimlilik (η_U), ortalama foton enerjisi (APE), yararlı oran (UF) ve spektral faktör (SF) ifadeleri doğrudan gelen güneş ışınımı spektrumuna ait 300-2500 nm dalgaboyu aralığı kullanılarak hesaplanmıştır. Nihai verimlilik (ultimate efficiency) ifadesi spektral kayıplar çıkarıldıktan sonra tek eklem güneş gözesinin ulaşabileceği en yüksek verimliliği ifade etmektedir. Farklı illere ait konumlar ve 4 farklı güneş gözesi teknolojisi için tüm aylara ait nihai verimlilik ifadesi hesaplanmıştır. Muğla ili haziran ayı saat 12:00 için c-Si %48,12; a-Si %34,21; CdTe %44,08 ve CIGS güneş gözesi ise %47,71 nihai verimlik değerine sahip olduğu belirlenmiştir. Ortalama Foton Enerjisi (Average photon energy) tüm spektrumlar için hesaplanmıştır ve spektrumların karakterizasyonu amacıyla kullanılmıştır. Elde edilen APE değerleri spektrumun“mavi zengin”ya da“kırmızı zengin”olduğu hakkında bilgi vermektedir. Elde edilen APE değerlerinden tüm şehirler saat 12:00 için nisan, mayıs, haziran, temmuz, ağustos ve eylül aylarında mavi zengin spektrum olduğu belirlenmiştir. Aynı şekilde ocak, şubat, mart, ekim, kasım ve aralık aylarında kırmızı zengin spektrum olduğu belirlenmiştir. Yararlı oran (Useful fraction) ifadesi spektral tepki aralığına bağlı bir parametredir ve yasak enerji aralığına eşit daha büyük enerjiye sahip fotonların oranını tüm spektruma göre karşılaştırmaktadır. Buna göre Muğla ili haziran ayı saat 12:00 için c-Si %79,37; a-Si %44,75; CdTe %63,24 ve CIGS %75,61 değerine eşit olduğu hesaplanmıştır. Spektral faktör (Spectral factor) ifadesi AM1.5D referans spektrumuna göre spektral kayıp ve kazanç oranlarını göstermektedir. Yasak enerji aralığı yüksek olan (a-Si ve CdTe) güneş gözesi teknolojilerinde ocak, şubat, mart, ekim, kasım ve aralık aylarında spektral kayıplar artmaktadır. Ocak ayı a-Si güneş gözesi için spektral kayıplar saat 12:00 için %7,49'e kadar ve 10:00 için %17,24'e kadar düşmektedir. Yasak enerji aralığı yüksek olan (a-Si ve CdTe) güneş gözesi teknolojilerinde mayıs, haziran, temmuz, ağustos ve eylül aylarında ise saat 12:00 için spektral kazanç elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
The performance of solar cells is obtained using STC (Standard Test Conditions). However, these conditions are rarely encountered under operational circumstances. The outdoor performance of solar cells depends on factors such as total solar irradiance, module temperature, and the solar spectrum. Therefore, solar cell performance varies across different geographical locations and atmospheric conditions. The spectral response of solar cells changes according to the semiconductor technology used and affects efficiency depending on the solar spectrum. In this study, the spectral distribution of solar irradiance was obtained using the SPCTRL2 program under the location and atmospheric conditions of four different provinces (Muğla, Şanlıurfa, İstanbul and Trabzon), selected on the same latitude and longitude in Turkey. For the characterization of the spectra, ultimate efficiency (η_U), average photon energy (APE), useful fraction (UF), and spectral factor (SF) expressions were calculated directly using the incident solar irradiance spectrum in the wavelength range of 300–2500 nm, based on the spectral response ranges of different solar cell technologies (c-Si, a-Si, CdTe, and CIGS). The term ultimate efficiency refers to the highest efficiency achievable by a single-junction solar cell after excluding spectral losses. The ultimate efficiency values for all months were calculated for the selected provinces and four different solar cell technologies. For Muğla in June at 12:00, the ultimate efficiency values were determined as 48.12%, 34.21%, 44.08% and 47.71% for c-Si, a-Si, CdTe and CIGS respectively. Average Photon Energy was calculated for all spectra and used for their characterization. The obtained APE values provide information regarding whether the spectrum is“blue-rich”or“red-rich.”According to the APE values, all cities exhibited blue-rich spectra at 12:00 during April, May, June, July, August, and September. Similarly, red-rich spectra were observed in January, February, March, October, November, and December. The useful fraction is a parameter dependent on the spectral response range and compares the ratio of photons with energies equal to or greater than the bandgap energy to the entire spectrum. Accordingly, for Muğla in June at 12:00, the useful fraction values were calculated as 79.37%, 44.75%, 63.24% and 75.61% for c-Si, a-Si, CdTe and CIGS respectively. The spectral factor indicates the ratio of spectral losses and gains relative to the AM1.5D reference spectrum. For solar cell technologies with high bandgap energy (a-Si and CdTe), spectral losses increase during January, February, March, October, November, and December. For example, spectral losses for a-Si solar cells in January reach up to 7.49% at 12:00 and 17.24% at 10:00. Conversely, for the same high bandgap technologies (a-Si and CdTe), spectral gains were obtained in May, June, July, August, and September at 12:00.
Benzer Tezler
- Development of hybrid photonic and plasmonic light management interfaces for thin film semiconductor devices
İnce film yarı iletken aygıtlar için hibrid fotonik ve plazmonik ışık yönetimi arayüzleri geliştirilmesi
HISHAM NASSER
Doktora
İngilizce
2015
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAŞİT TURAN
PROF. DR. MACİT AHMET ÖZENBAŞ
- Güneş ışınım şiddetinin dalgaboyuna bağlı değişiminin belirlenmesi üzerine yeni bir yazılım geliştirilmesi
Development of a new software on determining the variation of solar radiation intensity depending on wavelength
MURAT KABAKCI
Doktora
Türkçe
2021
Fizik ve Fizik MühendisliğiMuğla Sıtkı Koçman ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. RÜŞTÜ EKE
- 5G waveform design and software defined radio based proof of concept implementations
5G dalga formu tasarımı ve yazılım tabanlı radyo tabanlı kavram kanıtlama gerçeklemeleri
SELAHATTİN GÖKCELİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜNEŞ ZEYNEP KARABULUT KURT
- Güneş gözlemlerinde iki boyutlu spekl spektroskopi
Two dimensional speckle spectroscopy in solar observations
ZAHİDE FUNDA BOSTANCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
Astronomi ve Uzay Bilimleriİstanbul ÜniversitesiAstronomi ve Uzay Bilimleri Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. NUROL AL
- Siyano akrilik asit içeren dibenzonaftiridin türevlerinin sentezi
Synthesis of dibenzonaphthyridine derivatives containing cyanoacrylic acid
TUĞBA KAYA