Experimental analysis and modeling of photovoltaic panels
Fotovoltaik panellerin deneysel analizi ve modellenmesi
- Tez No: 495139
- Danışmanlar: PROF. DR. HÜSEYİN KURT
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Güneş enerjisi, Simülasyon, Yapay sinir ağları, Solar energy, Artificial neural networks
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Enerji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez güneş hücresi üretimi konusunda ve çalışma şartları ile ilgili deneysel, teorik ve simülasyon çalışmalarını içermektedir. Deneysel çalışmalar Silikon (Si) güneş hücresi üretim aşamaları üretim parametreleri incelenerek Si ingotun üretilmesinden nano boyutta dağlama işlemine kadar mümkün olan en kısa zamanda en az enerji ve malzeme sarfiyatı sağlamak hedeflenerek gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla, üretim aşamaları değişik parametrelerle birçok defa uygulanmış ve yapay zekâ kullanılarak yapılacak olan optimizasyon çalışmaları için gerekli veriler toplanmıştır. Teorik çalışmalar kapsamında güneş hücresi üretim aşamalarının optimizasyonu için Yapay Sinir Ağları (YSA) ve Bulanık Mantık (BM)'tan yararlanılmıştır. Bunlara ek olarak, Si dilimin üretilmesinde ve güneş hücresi için gerekli olan Si altlığın elde edilmesi aşamaları olan elmas testere ile kesme işlemleri, zımparalama, parlatma, mikro tekstürleme ve nano dağlama işlemlerinde karşılaşılan problemler ve çözüm yolları tespit edilmiştir. Simülasyon çalışmaları kapsamında güneş hücresi simülasyonu ve ANSYS-FLUENT kullanılarak Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) olmak üzere iki farklı türde simülasyon gerçekleştirilmiştir. Güneş hücresi simülasyonunda hetero-eklem güneş hücresi yapısı göz önüne alınmış ve bu hücreye ait akım (I), voltaj (V) doluluk faktörü (DF) ve hücre verimi hesaplanıştır. Güneş hücresi simülasyonunda %22.4 hücre verimi ve %77.8 doluluk faktörü değerlerine ulaşılmıştır. HAD simülasyonlarda ise hetero-eklem hücreden oluşan bir güneş panelinin veriminin çalışma şartlarında sıcaklık karşısında gösterdiği davranışı incelemek üç farklı soğutma seçeneği sunularak incelenmiştir. HAD simülasyonları sonucunda ısı kuyu eklenmiş hava soğutmalı güneş paneli minimum verimlilik kaybı göstererek ne iyi performansı göstermiştir. Böylece güneş hücresi üretimi, üretim aşamalarının optimizasyonu ve çalışma şartlarının simülasyonlarının yapıldığı çok yönlü bir çalışma ortaya konmuştur.
Özet (Çeviri)
Present study includes experimental theoretical, and simulation studies on production and operation of solar cell. In experimental studies, Silicon (Si) solar cell production steps were performed from production of Si ingot to nano etching process in order to decrease energy and material consumption in a possible shortest duration by investigating the production parameters. For this purpose, production steps are performed under different conditions in order to obtain data to perform theoretical optimization studies by benefitting from artificial intelligence in theoretical studies. Artificial neural networks (ANNs) and Fuzzy Logic (FL) were utilized in the scope of theoretical studies to optimize the solar cell production steps. Furthermore, problems and overcoming methods during production steps of Si wafer and preparation steps of Si substrate for photovoltaic (PV) solar cells such as diamond wire saw, lapping, polishing, micro texturization and nano etching were investigated. In simulation studies two separate simulation were performed: Heterojunction solar cell simulation and computational fluid dynamics (CFD) simulation in ANSYS-FLUENT. In solar cell simulation, heterojunction solar cell structure was developed and electrical results such as current (I) voltage (V) curves, fill factor (FF) and efficiency (neff) were obtained. As a result of solar cell simulations 22.4% cell efficiency with 77.8% fill factor was achieved for the heterojunction solar cell developed in this study. In CFD simulation three different cooling option were considered for a PV panel consisted of heterojunction solar cell simulated in this study in order to investigate the efficiency behavior of PV panel under operating conditions depending on temperature difference. As a result of CFD simulations, air cooling with heat sink option was showed the best performance for operation of PV panel with minimum efficiency loss. In this way a versatile study on solar cell production optimization production steps and simulation operating conditions was performed successfully.
Benzer Tezler
- Tek diyot modeline dayanarak gölgelenmenin güneş pillerinin çalışma performansı üzerindeki etkisinin analizi
The analysis of the shading effect on photovoltaic working performance based on single diode model
MOHAMMED ZAKİ ABDULAZEEZ ABDULAZEEZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İRES İSKENDER
- Design and implementation of a 1kw single phase grid tie inverter
1 kw tek fazlı şebeke bağlantılı evirici tasarımı ve uygulaması
OĞUZ ŞİMŞEK
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiÇankaya ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KLAUS WERNER SCHMIDT
DOÇ. DR. MEHMET TİMUR AYDEMİR
- Tarihi camilerin modern teknolojilerle enerji etkin aydınlatılması
Energy efficient illumination of historical mosques using modern technologies
LALE ERDEM ATILGAN
Doktora
Türkçe
2014
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ESMA DİLEK ENARUN
- Güneş enerjisi (pv) destekli hidrojen üretimi ve hidrojen yakıt pilinde kullanılması üzerine bir araştırma
An investigation on generation of solar powered (pv) and applications in hydrogen fule cells
SAJED ZENDEHDEL SHEKARDASHT
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Makine MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALİ ATEŞ
- Rüzgar türbini ve güneş pilinden oluşan bir güç üretim sisteminin tasarımı ve kontrolü
Design and control of a power system composed of wind turbine and photovoltaic array
MELİKE ESEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiFırat ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MEHMET ÖZDEMİR