Güneş pilleri ya da fotovoltaik piller diye anılan cihazlar, yarıiletkenlerin fotovoltaik etki özelliğini kullanarak, güneş ışığından elektrik enerjisi üretirler. Güneş pilleri, kurulan sisteme bağlı olarak bir kaç kW'dan birkaç MW'a kadar elektrik üretebilir. Yüksek üretim maliyetleri nedeniyle, yakın zamana kadar oldukça az kullanılmıştır. 1950'lerden bu yana uzayda uydularda, 1970'li yıllarda, elektrik hattından uzak yerlerde, yol kenarlarındaki acil telefon cihazları ya da uzaktan algılama gibi uygulamaların enerji gereksiniminin karşılanmasında kullanılmıştır. Son yıllarda, evlerde elektrik şebekesi ile birlikte çalışan sistemler de yaygınlaşmıştır.

2005 sonu itibarı ile toplam 5,300 MW olduğu zannedilen kurulu güneş pili kapasitesinin, gelişmiş ülkelerin, güneş pillerinin evsel amaçlı kullanımına verdiği teşvikler nedeniyle, 2006 yılında da ciddi artış göstermesi beklenmektedir. Gerek kullanımdaki artış, gerekse teknolojik gelişmeler nedeniyle güneş pillerinin üretim maliyetinde her yıl azalış görülmektedir. Bir güneş pili panelinin watt başına maliyeti 1990 yılında yaklaşık 7,5 USD iken, 2005 yıllında bu rakam yaklaşık 4 USD seviyesine inmiştir. Gelişmiş ülkelerin sunmuş olduğu teşvikler, güneş pillerinin yatırım maliyetinin 5 ile 10 yıl arasında geri dönebilmesini sağlamaktadır. Evsel amaçlı kullanılan güneş pilleri bir inverter aracılığı ile elektrik şebekesine bağlanmakta, böylece üretilen elektriğin akülerde depolanmasından tasarruf edilmektedir. 2003 yılı içerisinde tüm dünyada gerçekleşen güneş pili üretiminde %32'lik bir artış gözlenmiştir.^[11] Güneş pili kullanımındaki artış o kadar büyüktür ki, yarıiletken üretiminin talebi karşılayamaması, güneş pili üretiminin artışında kısıtlamaya neden olmuştur.^[12] Bu sorunun 2006 ve 2007'de de devam edebileceği sanılmaktadır.^[13]

Sınırsız temiz enerji kaynakları olarak önce güneş enerjisi aklımıza gelir. Güneş enerjisini kullanabilmek için güneş ışığını ısıya veya elektriğe dönüştürmemiz gerekiyor. Güneş ışığının enerjisini kullanabilmek için iki seçenek vardır.
Güneş ışığından kazanılan enerji ısı veya elektriktir. Isı güneş kollektörleri ile kazanılır ve genelde sıcak su kazanımı için kullanılınr. Elektrik kazanımı için güneş pilleri gerekmektedir.


Elektrik kazanımı nasıl gerçekleşiyor?

<sup>Güneş pilleri ( Fotovoltaik piller), yüzeylerine gelen güneş ışığını doğrudan elektriğe dönüştüren yarıiletken maddelerdir. Yüzeyleri kare, dikdörtgen, daire şeklinde biçimlendirilen güneş pillerinin alanları genellikle 1m2 civarında, kalınlıkları ise 0,2-0,4 mm arasındadır.

Güneş pilleri fotovoltaik ilkeye dayalı olarak çalışırlar, yani üzerlerine ışık düştüğü zaman uçlarında elektrik gerilimi oluşur. Pilin verdiği elektrik enerjisinin kaynağı, yüzeyine gelen güneş enerjisidir.

Güneş enerjisi, güneş pilinin yapısına bağlı olarak % 5 ile % 20 arasında bir verimle elektrik enerjisine çevrilebilir.

Güç çıkışını artırmak amacıyla çok sayıda güneş pili birbirine paralel ya da seri bağlanarak bir yüzey üzerine monte edilir, bu yapıya güneş pili modülü ya da fotovoltaik modül adı verilir. Güç talebine bağlı olarak modüller birbirlerine seri ya da paralel bağlanarak bir kaç Watt'tan megaWatt'lara kadar sistem oluşturulur.

Güneş pilleri ile enerji kazanımı için nelere dikkat ekmek gerekir?</sup>

<sup>Güneş Pillerin Yapısı ve Çalışması

Yarı-iletken maddelerin güneş pili olarak kullanılabilmeleri için n ya da p tipi katkılanmaları gereklidir. Katkılama, saf yarı-iletken eriyik içerisine istenilen katkı maddelerinin kontrollü olarak eklenmesiyle yapılır. Elde edilen yarı-iletkenin n ya da p tipi olması katkı maddesine bağlıdır.

Yarı-iletken madde olarak çok kristalli silisyum kullanılır. P ve n tipi yarı-iletkenler biraraya gelmeden önce, her iki madde de elektriksel bakımdan nötrdür ve elektrik akımı oluşmaz.
PN eklem oluştuğunda, n tipindeki çoğunluk taşıyıcısı olan elektronlar, p tipine doğru akım oluştururlar. Bu olay her iki tarafta da yük dengesi oluşana kadar devam eder ve elektrik akımı oluşur.

Yarıiletken eklemin güneş pili olarak çalışması için eklem bölgesinde fotovoltaik dönüşümün sağlanması gerekir. Bu dönüşüm iki aşamada olur, ilk olarak, eklem bölgesine ışık düşürülerek elektron-hol çiftleri oluşturulur, ikinci olarak ise, bunlar bölgedeki elektrik alan yardımıyla birbirlerinden ayrılır.

Güneş Pili Sistemi

Güneş pili sistemlerin kurumu ve işlev hale getirilmesi çok kolaydır.

Güneş pilinin ürettiği cereyan denetim birimi tarafından gereğe göre ya akumulatörlere yönlendirilir ve enerjiyi orada depolar yada doğrudan kullanıma bırakır. Denetim birimi güneş pili sisteminin beynidir. Geceleri veya güneşsiz zamanlarda kullanım birimi elektriği doğrudan akumulatörlerden alır. Burada kullanılan akumulatörlerin kapasitesi önemlidir.

Şebeke uyumlu alternatif akım elektriğinin gerekli olduğu uygulamalarda, sisteme bir invertör eklenerek akümülatördeki DC gerilim, 220 V, 50 Hz'lik sinüs dalgasına dönüştürülür.

Benzer şekilde, uygulamanın şekline göre çeşitli destek elektronik devreler sisteme katılabilir. Bazı sistemlerde, güneş pillerinin maksimum güç noktasında çalışmasını sağlayan maksimum güç noktası izleyici cihazı bulunur.

Güneş Pili Kullanım Alanları

Güneş pili sistemlerinin şebekeden bağımsız (stand-alone) olarak kullanıldığı tipik uygulama alanları aşağıda sıralanmıştır.</sup>

• ^{Bina içi ya da dışı aydınlatma}
• ^{Dağ evleri ya da yerleşim yerlerinden uzaktaki evlerde TV, radyo, buzdolabı gibi elektrikli aygıtların çalıştırılması}
• ^{Tarımsal sulama ya da ev kullanımı amacıyla su pompajı}
• ^{Orman gözetleme kuleleri}
• ^{İlkyardım, alarm ve güvenlik sistemleri}
• ^{Deprem ve hava gözlem istasyonları}