Fotovoltaik panellerin verimine panel yüzey sıcaklığı etkisinin incelenmesi
Analyzing the effect of surface temperature on the efficiency of photovoltaic panels
Yazar: MUHAMMET BİLGİN
Danışman: DOÇ. DR. ŞAFAK SAĞLAM ; YRD. DOÇ. DR. BAYRAM KILIÇ
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Teknik Eğitim = Technical Education

Özet:
Güneş enerjisinin, direkt olarak elektrik enerjisine dönüştürüldüğü yöntem fotovoltaik enerji dönüşümü olarak adlandırılmaktadır. Fotovoltaik enerji dönüşüm yöntemi ile elektrik üretimi, tamamen yarı iletken malzemelerin sahip oldukları kendilerine has özellikleri sayesinde gerçekleştirilmektedir. Fotovoltaik cihazların yapımında en çok kullanılan yarı iletken malzemeler, silisyum ve silisyum alaşımlarıdır. Fotovoltaik cihaz üreticileri, tüketiciye sunulmak üzere hazırlanan cihaz kataloglarında, yalnızca standart test koşulları olarak adlandırılan, 1000 W/m2 ışınım şiddeti ve 250C çalışma sıcaklığındaki değerlerini vermektedirler. Bu işlemler rutin olarak tüm ortam parametrelerinin kontrol altında tutulabildiği gelişmiş laboratuvarlarda yapılmaktadır. Ancak tüketiciye verilen bu değerler sistem tasarımı için yeterli değildir. Fotovoltaik cihazlardan elde edilecek güç çıktılarına etki eden parametrelerin en önemlileri ışınım şiddeti ve panel sıcaklığıdır. Fotovoltaik hücrelerin, farklı ışınım şiddetleri ve çalışma şartları altındaki akım-gerilim değerlerinin ölçümü, sistem performansını yansıtması açısından çok önemlidir. Çünkü fotovoltaik cihazların akım-gerilim değerleri dolayısıyla güç çıktıları ve verimleri, ışınım şiddeti ve çalışma sıcaklığına bağlıdır.  Bu tez çalışmasında amaç panel yüzey sıcaklığının fotovoltaik panelin verimi üzerindeki etkisini deneysel olarak incelemektir. Yüzey sıcaklık etkisini inceleyebilmek için kullanılan ölçü aletlerinden 2 dk. ara ile alınan panel yüzey sıcaklığı, güneş radyasyonu, panelden üretilen akım ve gerilim değerleri bilgisayar ortamına kaydedilmiştir. Ölçüm yapılan 8 ay boyunca alınan verilerden panelin aylık olarak ürettiği DC enerji değeri ile güneş radyasyonuna bağlı olarak hesaplanan panel yüzeyine gelen güneş enerjisi değerleri tespit edilmiş bu değerlerin oranından da panel verimi hesaplanmıştır. Panelde maksimum DC enerji nisan ayında, minimum DC enerji ocak ayında üretilmiştir. Panel yüzey sıcaklık etkisi için panel karakteristik özelliklerinde verilen akım, gerilim ve güç değerlerinin sıcaklıkla değişim katsayıları kullanılarak panel tarafından üretilecek güç değerleri hesaplanmış ve deneyden aldığımız ölçüm değerleri ile karşılaştırılmıştır. Elde edilen karşılaştırma sonuçlarına göre panel verimi güneş radyasyon değerinin yüksek panel yüzey sıcaklık değerlerinin düşük olduğu mart ve nisan aylarında en yüksek değerlere ulaşmıştır.

Abstract:
The method through which the solar energy is transformed to electrical energy is called as photovoltaic energy transformation. Generating electricity through photovoltaic energy transformation method occurs completely with the help of the specific features of semiconductor materials. The most used semiconductor materials in manufacturing photovoltaic devices are silicium and silicium alloys. Photovoltaic device producers gives the values called standard testing conditions, which are 1000 W/m2 radiant intensity and 25?C working temperature, in their catalogues prepared to present for the consumers. These processes are made routinely in developed laboratories in which medium parameters can be kept under control. But for consumers, these values are not enough for system planning. The most significant ones of the parameters affecting the output from the photovoltaic devices are radiant intensity and panel temperature. Measuring current-voltage value under working conditions and different radiant intensities of photovoltaic cells is extremely important for reflecting system performance. Because power outputs and efficiency of photovoltaic devices according to current-voltage values are depended on radiant intensity and working temperature. In this thesis, it is intended to analyze empirically the effect of panel surface temperature on efficiency of photovoltaic panel. Obtained every two minutes through the measurement devices used to analyze surface temperature effect, the values of panel surface temperature, solar radiation, current and voltage generated by the panel are recorded in computer. Through the data obtained in 8 months, the value of DC energy panel generated monthly and the values of solar energy which is calculated depending on solar radiation were determined, and with the ratio of these values, the efficiency of the panel was calculated. In panel, maximum DC energy was generated in april, and the minimum DC energy was generated in December. For panel surface temperature effect, power values, which would be generated by panel, were calculated using conversion coefficient of current, voltage and power values in temperature which are given in the panel?s characteristic features and were compared with the values we obtained from the experiment. According to comparison results obtained, panel efficiency reached to the highest values in March and April when the panel surface temperature values were low but solar radiation value was high.