Güneş ışığı foton adı verilen küçük enerji paketlerinden oluşur. Her saniye güneşten gelen fotonlar dünyanın bir yıllık enerji tüketimine yetecek kadar enerjiyi dünyamıza ulaştırırlar. Elektrik üretmek amacıyla güneş panelleri diğer bir isimle fotovoltaik paneller kullanılır. Güneş panelleri güneşten gelen enerjiyi depolayarak ısı enerjisini elektrik enerjisine dönüştürür.

Güneş panelleri yani fotovoltaik paneller,  birçok solar hücreden oluşur. Solar hücreler dünyamızda çokça bulunan ve silikon adı verilen elementlerden yapılmaktadır. Her bir hücre, pillerden de bildiğimiz gibi pozitif ve negatif katmanlardan oluşur. Bu katmanlar elektrik akım yaratır. Güneş ışığının etrafa saçmış olduğu bu fotonlar panel üzerinden bulanan solar hücreler tarafından emilirler. Ve açığa çıkan eneji elektronların özgürce hareket etmelerini sağlarlar. Elektronlar panelin alt kışıma doğru yol alır ve bağlantı kablosundan dışarı çıkarlar. Elektronların bu akımına elektrik denir.

 

Şekil 1. Güneş Paneli

Solar hücreleri bir araya getirip birçok farklı alanda kullanmak ve enerji üretmek mümkündür. İhtiyaç olan enerji miktarına göre kullanılacak panel boyutu farklılık gösterebilir.

Fotovoltaik sistemlerin güneş enerjisinin saçtığı fotonlardan elektrik enerjisi ürettiğini bilmekteyiz. Fakat bu şekilde enerji ele etmek için başlı başına güneş panelleri yeterli değildir. Güneş panelleriyle birlikte bir çok cihaz bu sisteme destek sağlamaktadır.

Şekil 2.Ev tipi güneş paneli

 

Peki güneş battıktan sonra güneş panelleri nasıl elektrik üretecek?

Stanford Üniversitesi’ndeki bir mühendis ekibi, hücre ile hava arasındaki sıcaklık farklılıklarını kullanarak geceleri elektrik üreten bir güneş pili yarattı. Karanlıkta enerji toplayabilen fotovoltaik sistemler, gün boyunca üretilen elektriği depolayan pillere olan ihtiyacı azaltabilir ve potansiyel olarak özellikle gezegendeki kırsal topluluklar için daha fazla elektriğe ulaşımları sağlanabilir.

Şekil 3.Güneş Panelleri

Güneş panelleri son yılarda oldukça doğa dostu ve verimli olmasına rağmen, doğanın kanunu gereği güneşin batması ve ısı enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren bu sistemin çalışmasının durmasına sebep olur. Ancak güneş pili sistemlerinin enerji için yararlanabileceği başka bir doğal yöntem daha var: Radyasyonlu Soğutma.

Radyasyonlu soğutma, nesnelerin termal radyasyon yoluyla ısı kaybetme sürecidir. Geceleri, güneş pilleri (ve Dünya’daki diğer nesneler) kazandıkları ısıyı atmosfere yayar, bu durum güneş pillerinin etraflarındaki havadan daha soğuk olmasına sebep olur. Gün boyunca Güneş’in enerjisini toplamak için güneş paneli işlevi gören panel, daha sonra geceleri enerji üretimini sürdürmek için “ters yönde çalışıyor”. Ancak gökyüzünün geceleri bulutlu olması, kızılötesi radyasyonunu Dünya’ya geri yansıtarak sistemi engelleyebilir.

Pili tasarlayan mühendis ekibi, kurulumda ucuz ve yaygın malzemeler kullandıklarını, yani sistemin mevcut güneş pillerine eklenebileceğini ve kaynakların sınırlı olduğu ücra yerlerde kullanılabileceğini söyledi.

Yeni sistem, açık bir gecede metrekare başına 50 miliwatt üretebiliyor. Bu sonuç, benzer önceki sistemlere göre önemli bir gelişmenin gerçekleştiğini belli ediyor, ancak yeni kurulum, geleneksel ışıklara güç sağlamak için hala yaklaşık 20 metrekare güneş pili gerektirecek. Ancak sistemin kullanıma hazır bileşenlerle yapıldığı göz önüne alındığında, özel olarak tasarlanmış parçaların dahil edilmesinin elektrik temininin artırması yüksektir.

Araştırmanın yazarlarından ve Standford Üniversitesi’nden metroloji mühendisi Zunaid Omair, “Burada başardığımız şey, her şeyi kullanıma hazır malzemelerle yapmamız, çok iyi bir termal temas sağlamamız ve tüm kurulumdaki en pahalı şeyin termoelektriğin kendisi olması” dedi.

Çalışmada, “Sistemimiz, şebeke dışı konumlarda hem gündüz hem de gece kesintisiz, yenilenebilir bir güç kaynağı olarak kullanılabilir” ifadeleri yer alıyor.

Mini şebekelere veya şebeke dışı sistemlere bağlı birçok kırsal alanda, gece boyunca enerji temini için genelde önemli miktarda ilave pil depolama kurulumu gerektiriyor. Bu da duruma önemli sistem karışıkları ekliyor.

Geceleri mevcut PV pillerinden enerji elde etmek için araç geliştirilmek, PV enerji üretimine yönelik gündüz sınırlamasını hafifletecek ve elektrik enerji sistemlerinde pil depolama ihtiyacını azaltacak ya da tamamen ortadan kaldıracaktır.

Uluslararası Enerji Ajansı’na göre, şu anda çoğunlukla Asya ve Afrika’da yaklaşık 770 milyon insan elektriğe güvenilir erişimden eksik bir şekilde yaşamını devam ettiriyor. Ve güneş enerjisi gibi yenilenebilir enerjileri kurma ve çalıştırma maliyetleri son yıllarda düşerken , özellikle gelişmekte olan ülkelerde, yeni fosil yakıt santralleri inşa etmek, yeni yenilenebilir enerji altyapısından genellikle daha ucuzdur. Güneş enerjisiyle üretilen enerjiyi depolamak için pil satın almak bu maliyetleri daha da yükseltir.

Güneş pillerinin depolama süresini uzatmak için uygun maliyetli yollar bulmak, güneş enerjisini ana kaynaklarda uzakta yaşayan insanlar için daha uygun bir seçenek haline getirebilir.