ELEKTROEĞİRME YÖNTEMİYLE FOTOVOLTAİK PANELLERDE VERİM ARTIRICI KAPLAMALAR
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Marmara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Elektrik - Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: MERVE YILMAZ
Danışman: Nazmi Ekren
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Fotovoltaik (PV) yöntemle güneş enerjisinden elektrik üretiminde, güneşten gelen ışığın bir kısmı fotovoltaik panelin koruyucu cam katmanından geri yansır, bir kısmı kırılır ve bir kısmı dağılır. Bu tez çalışmasında, fotovoltaik panellerin verimliliğini artırmak amacıyla nano yapılı kaplamalar hazırlanmış ve incelenmiştir. Kaplamalar, yansıma azaltıcı ve kirlenme önleyici özelliklere sahip olacak şekilde tasarlanmıştır. Fotovoltaik panellerin verimliliği, yüzey yansımaları ve çevresel kirlilik gibi faktörler nedeniyle azalabilmektedir. Geliştirilen nano yapılı kaplamalar, bu olumsuz etkileri minimize ederek, güneş ışığının panel yüzeyine maksimum seviyede ulaşmasını sağlamaktadır. Ayrıca, kaplamalar, kir ve toz birikimini engelleyerek panellerin temiz kalmasına ve böylece uzun vadede daha yüksek verimle çalışmasına katkıda bulunmaktadır. Tez kapsamında, farklı nano yapılı kaplama malzemeleri sentezlenmiş ve bunların fotovoltaik panel yüzeyine uygulanabilirliği test edilmiştir. Kaplamaların optik ve mekanik özellikleri, laboratuvar ortamında detaylı analizlerle değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, nano yapılı kaplamaların yansıma oranlarını belirgin şekilde azalttığını ve yüzey kirlenmesini önemli ölçüde önlediğini göstermektedir. Bu çalışma, fotovoltaik panellerin enerji dönüşüm verimliliğini artırma ve bakım maliyetlerini azaltma potansiyeline sahip yenilikçi bir yaklaşım sunmaktadır. Geliştirilen kaplamalar, güneş enerjisinden daha etkin yararlanma ve sürdürülebilir enerji üretimine katkıda bulunma açısından önemli bir adım olarak değerlendirilmektedir. Tez çalışmasında yöntem elektroeğirme yöntemi ile tercih edilmiştir. Hem maliyet açısından uygun hem de geniş yüzey alanlarını kaplamaya elverişli olması nedeniyle bu yöntem tercih edilmiştir. Bu kaplama yöntemiyle, kaplanmamış panellerde oluşan kaybın önüne geçilmesi hedeflenmiştir. Laboratuvar çalışmalarında, çeşitli formülasyonlar denenmiş ve sonunda en başarılı sonuç olarak %3 PLA, %3 PDMS, 10 ml CHCl3, 0,01 gr SiO2 ve 0,01 gr TiO2 nano parçacık içeren bir sol-jel hazırlanmıştır. Elektroeğirme yöntemiyle yapılan kaplamalar sonucunda %84,613 oranında ışık geçirgenliğine sahip bir kaplama üretilmiştir. Kaplamaların su temas açısı ölçülmüş ve %77,9 bulunmuştur. En verimli iki farklı formülasyonla PV panellere uygulanan kaplamaların 7 gün boyunca test edilmiştir. Günlük ortalama 10 saat veri alınarak yapılan dış ortam testlerinde, PV1 (O7) ve PV3 (U9) kodlu paneller, kaplamasız PV2 paneline göre daha düşük güç çıkışı vermiştir. Farklı hava koşullarına maruz bırakılan kaplamalı panellerde, çalışmanın amaçlarından biri olan kendi kendini temizleme özelliği, hidrofobik yüzey oluşumu sayesinde sağlanmıştır. Ancak 7 günlük dış ortam testinin kaplamaların deformasyona uğrayıp uğramadığını öğrenmek ve yüzeyde kalıcılığını incelemek için yeterli süre olmadığı kabul edilip çalışmaların devam ettirilmesine karar verilmiştir. Çalışmalar ya laboratuvar ortamında yaşlandırma testine maruz bırakılarak ya da gerçek hava koşullarında en az 12 ay test edilecektir. Yapılan testler neticesinde, elektroeğirme yöntemi ile yapılan kaplamaların ışık geçirgenliğinin %84,613'e çıkarılabileceği görülmüştür. Bu sonuç literatürdeki elektroeğirme ile PV panel kaplama sonuçlarına bakıldığında en yüksek sonuçtur. Bununla birlikte yapılan kaplamaların homojenliğinin artırılması ve kaplama kalınlığının azaltılması gibi bazı parametrelerin değişimiyle fotovoltaik panellerde elektroeğirme yönteminin diğer yöntemlere göre daha iyi sonuçlar verebileceği öngörülmüş ve çalışmaların devam ettirilmesine karar kılınmıştır.