Fotokatalitik malzemelerin güneş paneli verimi üzerine etkisi
Effect of photocatalytic materials on solar panel efficiency
Yazar: AYDIN DENER
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ DURSUN ÖZTÜRK
Bingöl Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Yenilenebilir Enerji Sistemleri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Enerji = Energy
Dizin: Fotokatalitik = Photocatalytic ; Kaplama = Coating ; Paneller = Panels ; Titanyum dioksit = Titanium dioxide

Özet:
Ülkeler ihtiyaç duydukları enerjiyi karşılamak için çaba sarf ederler. Ayrıca fosil yakıtların hem çevreye zararlarından dolayı hem de kaynaklarının her geçen gün tükeniyor olması nedeniyle alternatif enerji kaynaklarına yönelmektedirler.
Güneş, dünyada var olan tüm enerji türlerinin kaynağıdır. Güneş enerjisi bitmeyen, temiz ve kolay erişilebilen bir enerjidir. Fotovoltaik (FV) paneller yardımıyla elektrik enerjisine dönüştürülebilir. Artan elektrik enerjisi ihtiyacını karşılayabilmek için güneş pillerinin kullanımı gün geçtikçe artmaktadır.
Kirlilik, güneş panellerinde verimliliği etkileyen başlıca faktörlerden biridir. Paneller dış ortamda olmaları nedeniyle kirlenirler. Böylece daha az güneş ışığı emilmekte ve bunun sonucu olarak daha az miktarda elektrik enerjisi üretilmektedir. Panellerin belirli periyotlarla temizlenmesi ilave ekonomik ve iş yükü kaybına yol açacaktır. Ayrıca temizlik için kullanılacak kimyasalların panellere zarar verebilmesi de söz konusudur.
Kirin panel verimi üzerindeki olumsuz etkisini azaltmak için panellerin yüzeyi kendi kendini temizleyen fotokatalitik malzemeler ile kaplanır. Fotokatalitik yüzeylerde güneş ışığındaki ultraviyole ışınları (UV) yardımıyla oksijen ve nano partiküller oluşur. Bu partiküller, kaplama ile yüzey arasında kimyasal bir reaksiyon oluşturarak yüzeydeki kirleri parçalar ve yok eder.
Bu çalışmada Bingöl İli Merkez İlçesinde (Enlem:38,8851578 Boylam:40,5072665 Rakım: 1.126 m) iki adet aynı güçte polikristal güneş panelleri aynı açıyla konstrüksiyona yerleştirilerek deneysel uygulama yapılmıştır. Bir panel titanyum dioksit (TiO2) malzemeden oluşan fotokatalitik yüzey kaplanmıştır. Diğer panelin yüzeyine herhangi bir işlem uygulanmamıştır. Panellerin kısa devre akımı ve açık devre gerilimleri her gün yaklaşık olarak aynı saatlerde ölçülmüş ve kaydedilmiştir.
Deney sonuçları, fotokatalitik malzemelerin panel gücü üzerine sınırlı miktarda da olsa olumlu bir etki gösterdiğini ortaya koymuştur. Özellikle yağışın olmadığı dönemlerde iki panel arasındaki güç farkı artmıştır. Kış mevsiminde ve yağışlı dönemlerde fark azalmıştır. Bu fark şubat ayında en aza inmiştir.
Anahtar Kelimeler: Fotokatalitik malzeme, TiO2, panellerde kirlenme, panel verimi, panel kaplama.

Abstract:
Countries make an effort to meet the energy they need. In addition, they turn to alternative energy sources because of both the environmental damage of fossil fuels and the fact that their resources are being depleted day by day.
The sun is the source of all forms of energy in the world. Solar energy is an endless, clean and easily accessible energy. It can be converted into electrical energy with the help of photovoltaic panels. The use of solar cells is increasing day by day in order to meet the increasing need for electrical energy.
Pollution is one of the main factors affecting efficiency in solar panels. Panels get dirty due to being outdoors. Thus, less sunlight is absorbed and, as a result, less electrical energy is produced. Periodic cleaning of the panels will cause additional workload as well as economic loss. In addition, it is possible that the chemicals used for cleaning may damage the panels.
In order to reduce the negative effect of dirt on the panel efficiency, the surface of panels are covered with self-cleaning photocatalytic surfaces. Oxygen and nanoparticles are formed on photocatalytic surfaces with the help of ultraviolet (UV) rays in sunlight. These particles form a chemical reaction between the coating and the surface, breaking down and destroying the dirt on the materials.
In this study, two polycrystalline solar panels of the same power (285 W) were placed in the construction at the same angle and an experimental application was made in the Central District of Bingöl Province (Latitude: 38,8851578 Longitude:40,5072665 Altitude: 1.126 m). Photocatalytic surface consisting of titanium dioxide (TiO2) material was coated on one of the panels. No treatment was applied to the surface of the other panel. The short-circuit current and open-circuit voltages of the panels were measured at approximately the same time each day, and the measurement results were recorded.
The experimental results revealed that the photocatalytic materials had a positive effect on the panel strength, albeit to a limited extent. The power difference between the two panels increased, especially during periods of no precipitation. The difference decreased in winter and rainy seasons. This difference was minimized in February.
Keywords: Photocatalytic materials, TiO2, pollution of panel, panel efficiency, panel coating