Uzay teknolojilerinde kullanılan çok eklemli güneş hücrelerinin performanslarının yansıma önleyici özellikli mikro lens dizileri ile geliştirilmesi
Improving performance of multijunction photovoltaics with anti-reflective coated microlens arrays for space technologies
Yazar: BUĞRAHAN İDARE
Danışman: DOÇ. DR. ÖMER FARUK KESER
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Astronomi ve Uzay Bilimleri = Astronomy and Space Sciences ; Enerji = Energy ; Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Uydunun ana sistemlerinden olan güç sistemi uydu için gerekli enerjiyi sağlamaktadır. Güç sisteminde en çok kullanılan enerji kaynağı ise güneş hücreleridir. En yüksek performansa sahip güneş hücrelerinin üçüncü nesil çok eklemli güneş hücreleri olduğu bilinmektedir. Güneş hücrelerinin performanslarının artırılması sürecinde Mikro Lens Dizileri-MLA ile yansıma önleyici kaplamalar kullanılabilmektedir. Uydu teknolojilerinde gerekli enerjinin yüksek verimde elde edilmesi ve ilgili kaynağın düşük kütlede olması beklenmektedir. Uzay ortamı radyasyon, atomik oksijen ve ısıl döngü gibi pek çok etkeni içermektedir. Bu çalışmada uydu güç sistemleri için çok eklemli güneş hücrelerinin performansını artırmaya yönelik geliştirilen yansıma önleyici özellikli bir mikro lens dizisi tasarımı sunulmaktadır. Yapılan araştırmalar güneş hücresinin performanslarının geliştirilmesinde kullanılan ışığı soğurma etkinliğinin artırıldığı yansıma önleyici özellikli MLA'da, hücre ısısının artmadığını ve güneş hücresinin kütlesinin yok denecek kadar az oranda değiştiğini göstermektedir. Ancak güneş hücrelerinin MLA ile kaplanması üzerine yapılan az sayıdaki çalışmanın uzay uygulamalarına yönelik olmadığı da tespit edilmiştir. 
Bu tasarımla güneş hücrelerinden üretilen akım miktarında toplam %5.9'luk performans artışı sağlanmıştır. Bu performansın %4.4'ünün mikro lens dizisinin yapısal özelliklerinden, %1.5'inin yansıma önleyici kaplamalardan kaynaklandığı tespit edilmiştir. Ayrıca tasarım sonrasında MLA'ların ve yansıma önleyici kaplamanın eklenmesiyle bir birim hücrenin toplam kütlesinin 0.585 g düzeyinde olduğu tespit edilmiştir. Elde edilen bu bulgular doğrultusunda tasarlanan uzay kalifiye yansıma önleyici özellikli mikro lens dizilerinin yapısal ve performans açısından uydu platformlarında kullanılabilir nitelikte olduğu sonucuna varılmıştır.

Abstract:
The power system, one of the main systems of satellite, provides energy required for the satellite. Solar cells are also the most used energy source in the power system. The third generation multi-junction solar cells are known as the ones with highest performance. In the process of improving the performance of solar cells, microlens arrays-MLA and anti-reflective coatings-ARC may be used. It's expected that satellite technologies have high power efficiency and low mass. The space environment has many effects like atomic oxygen, radiation and thermal cycles. In this study, an anti-reflective coated microlens array design was developed to improving the performance of multi-junction solar cells for satellite power systems. Researches for increasing the solar cells performance shows that solar cell with anti-reflective coated MLA has increased light absorption performance and less cell heating with very low additional mass. However, it is established that few studies on MLA coatings of solar cells are not applicable on space platforms. 
With this design, the total performance of the amount of electrical current generated from solar cells increased by 5.9%. It has been determined that 4.4% of this performance is caused by structural properties of the microlens array and 1.5% by antireflective coatings. It was also found that the total mass of a unit cell was 0.585 g by addition of MLA and anti-reflection coating after design. It has been concluded that space qualified anti-reflective coated microlens arrays designed in the direction of these findings can be used in satellite platforms in terms of structural and performance.