Yüksek verimli yarıiletken güneş enerjisi dönüştürücüsüne yeni bir yaklaşım
A New approach to the design of a semiconductor solar energy converter
- Tez No: 97950
- Danışmanlar: PROF.DR. M. ÇETİN ARIKAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Fotovoltaik, Green fonksiyonu, Güneş enerjisi, Yarı iletkenler, Photovoltaic, Green function, Solar energy, Semiconductors
- Yıl: 2000
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
ÖZET“Yüksek Verimli Yarıiletken Güneş Enerjisi Dönüştürücü Tasarımına Yeni Bir Yaklaşım”Bu tez çalışmasında fotovoltaik dönüştürücüler için alternatif bir eleman yapısı önerilmiştir. Geleneksel dikey olarak gerçekleştirilen düzlemsel jonksiyonlu yapıya karşılık, yatay, silindir ikjonksiyona sahip yeni bir eleman yapısı tanıtılmıştır. Bütün bir yapı, aynı kırmık üzerinde çok sayıda silindirik p-n jonksiyonunun seri/paralel bağlanması ile oluşturulan bir modül olarak düşünülmüştür. Böylece tek bir kırmık üzerinde, değişik gerilim- akım konfigürasyonlanm gerçekleştirme olanağı getirilmiştir. Bu özelliğinden dolayı yapı, entergre fotovoltaik modül (integrated photovoltaic-iPV) olarak sınıflandırılması uygun bulunmuştur. Eleman performansım ortaya çıkarabilmek amacı ile, sürüklenme-di/üzyon denklemleri baz alınarak, eleman analizi yapılmıştır. Bu analizde yeni bir matematiksel metod denenmiştir. Bu amaçla, önce süreklilik denklemi bir transformasyonla ısı iletim problemine dönüştürülmüş, daha sonra Green fonksiyonu kullanılarak, zamana bağlı bir boyutlu eleman analizi yapılmıştır. Düzlemsel eleman için, kartezyen, silindrik eleman için ise, silindirik kordinat sisteminde analiz gerçekleştirilmiştir. Darbe şeklinde, monokromatik bir ışık kaynağı alfanda, eleman içerisindeki elektron ve delik popülasyonları, bunlara ilişkin akım yoğunlukları, elektrik alan ve net yük yoğunluğu, fiziksel parametrelere bağlı, analitik olarak hesaplanmıştır. Analiz sonuçlan, yeni elemanın taşıyıcı toplama yeteneğinin artığım, bununla birlikte daha yüksek elektron/delik gradiyentlerine ulaşılabileceğini göstermektedir. Enjeksiyon noktasına göre akım/akım yoğunlukları karakteristikleri, düzlemsel eleman için simetrik iken, silindrik elemanda asimetrik özelliğe sahiptirler. Her iki elemanın fotovoltaik uygulamalar için performansı hesaplanmıştır. Bu amaçla darbe şeklindeki ışık kaynağı alfanda düzlemsel elemanla %22 güç verimliliği sağlanırken, yeni elemanla %33 güç verimliliğine ulaşılabilmektedir. Buna ilave olarak, Güneş enerjisi dönüştürücüsü olarak, eleman performansları hesaplanmıştır. Bu amaçla, bütün bir solar spektrum (AM1.5G) darbe şeklinde, konsantre bir ışık kaynağı gibi alınarak, her üri elemanın performansı hesaplanmıştır. Bu hesaba göre, düzlemsel eleman ile %28 güç verimi elde edilirken, yeni elemanla %30 güç verimine ulaşılabilmektedir. Silindrik elemanın sahip XIolduğu jonksiyon şekli ve bunun sonucu olarak oluşan asimetrik karakteristikler performanstaki iyileşmenin kaynağı olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Kristal krrmıklann silindirik şeldinin, silindirik eleman yapısı ile çakışmasından dolayı, kırmık kesme kayıplarının da önüne geçilmiş olunur. Bu çalışmada elemanın pratik olarak gerçeklenmesi ile ilgilenilmemiştir. Mikroelektroniğin ulaştığı küçük boyutlar gözönüne alındığında, difüzyon uzunluğu mertebesinde eleman gerçeklemenin problem olmıyacağı düşünülmektedir. Ancak eleman gerçeklemenin, geleneksel yapıya göre biraz daha karmaşık olacağı kestirilmektedir. xn
Özet (Çeviri)
ABSTRACT“A new Approach to the Design of a Semiconductor Solar Energy Converter”An alternative device structure has been proposed for Solar Cells. The primitive device has been considered as concentric junction of cylindrical p and «-regions. Primitive cells can be connected in series and parallel to meet desired current-voltage requirements. The whole structure, as collection of primitive cells, is considered as a monolithic integrated module. For mat reason, the new device is termed as an integrated Photovoltaic(iPV) device. Drift-diffusion based device analysis has been carried out by Green 's function approach. Electron /hole populations, related current components, electrical field profile and net charge density have been calculated throughout the device. The device performance under a monochromatic light impulse and an impulse of concentrated solar spectrum has been calculated separately. It has been found that the new device, due to the its asymmetric current characteristics, has superior current capability. In addition to mat, it has better carrier collection efficiency. Flexible current- voltage configurations can be realised to meet the desired monolithic power. Wafer shaping waste can be eliminated as a result of consistent device and wafer geometries. Realisation of the device has not been pursued. Because of present status of Nanoelectronics, no difficulty is expected in processing of the device. xra
Benzer Tezler
- Termoelektrik modülün iki yönlü kullanıldığı fotovoltaik sistemlerin modellenmesi
Modeling of photovoltaic systems with bidirectional use of thermoelectric module
UĞUR YILMAZ
Doktora
Türkçe
2025
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ TÜRKER FEDAİ ÇAVUŞ
PROF. DR. YAŞAR İSLAMOĞLU
- Fotovoltaik panel beslemeli alternatif akım (AA) pompa motoru için sürücü devre tasarımı ve simülasyonu
Design and simulation of driver circuit for alternating current (AA) pump motor fed by photovoltaic panel
UĞUR HARMANCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHarran ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. NURETTİN BEŞLİ
- Organik yarıiletken tabanlı fotovoltaik aygıtlar için şekilli ince film altlıkların kullanımı ve etkilerinin incelenmesi
The effect of the usage of sculptured thin film substrates for organic semiconductor based photovoltaic devices
DİLEK DEMİROĞLU
Doktora
Türkçe
2019
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA KAMİL ÜRGEN
DR. ÖĞR. ÜYESİ BEYHAN TATAR
- Güneş ışığı kullanılarak sudan hidrojen üretiminde siyah fosfor temelli nanokompozit malzemelerin fotokatalitik aktivitelerinin araştırılması
Investigation of photocatalytic activities of black phosphorus based nanocomposite materials in hydrogen production from water by using sunlight
EMİNEGÜL GENÇ ACAR
Doktora
Türkçe
2023
EnerjiSelçuk ÜniversitesiNanoteknoloji ve İleri Malzemeler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İMREN HATAY PATIR
- Growth and characterization of sol-gel derived Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) thin-films and beta irradiation effect
Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) ince filmlerin sol-jel tekniğiyle büyütülmesi, karakterizasyonu ve beta ışınlarının etkisinin incelenmesi
ŞENGÜL AKYOL
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU
PROF. DR. NİLGÜN BAYDOĞAN