Güneş Gözeleri Nasıl Çalışır?

Güneş gözeleri ışık enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren cihazlardır. Bu cihazların çalışma süreci birkaç aşamaya bölünebilir. İlk aşamada güneş ışığındaki fotonlar göze içerisindeki yarı iletken malzemeler tarafından soğurulur. Fotonlar tarafından uyarılan elektronlar ya doğrudan ısı enerjisi yayar ya da bir elektroda ulaşana kadar göze içerisinde hareket ederek bir elektrik akımı oluşturur. Çok sayıda güneş gözesinin bir araya gelmesiyle oluşan cihazlarla günlük hayatta kullanılabilecek büyüklükte elektrik akımları elde etmek mümkündür. Güneş gözeleri tarafından üretilen doğru akım, dalgalı akıma da dönüştürülebilir.

Güneş gözelerinin tarihi 1839’a kadar gider. Fransız fizikçi Edmond Beckerel, bu tarihte fotovoltaik olayı deneysel olarak gözlemlemişti. İlk güneş gözesiyse 1873 yılında geliştirildi. Charles Fritts’in yarı iletken selenyumu ince bir altın katmanıyla kaplayarak ürettiği cihazın verimi ancak %1 civarındaydı. Pratik amaçlar için kullanılabilecek ilk güneş gözesiyse 1954 yılında Daryl Chapin, Calvin Souther Fuller ve Gerald Pearson tarafından Bell Laboratuvarları’nda geliştirildi.

Günümüzde pek çok alanda enerji elde etmek için güneş gözelerinden yararlanılıyor. Özellikle uzay araçlarında ve Dünya’nın etrafında dönen uydularda, ana enerji kaynağı olarak güneş gözeleri kullanılıyor. Bu cihazlar yüksek güç/ağırlık oranlarına sahip olmanın yanı sıra uzay aracında herhangi bir değişikliğe gerek duyulmadan görev süresinin uzatılmasına da imkân veriyor.

Güneş gözeleri içerdikleri yarı iletken malzemeye göre adlandırılır. Bu malzemeler, gözenin kullanıldığı yere göre, üzerlerine düşen ışığı en verimli biçimde soğurmak için tasarlanır. Örneğin yeryüzünde kullanılmak için tasarlanmış güneş gözeleri uzayda kullanılmak için tasarlanmış güneş gözelerinden farklıdır. Çünkü Dünya’nın atmosferi Dünya’ya gelen ışığın bir kısmının yeryüzüne ulaşmasını engeller.

Uzun yıllara yayılan araştırma geliştirme faaliyetleri sayesinde zamanla güneş gözelerinin verimi artarken üretim maliyetleriyse azaldı. Günümüzde silikon güneş gözelerinin verimi %25’i, perovskit güneş gözelerinin verimiyse %20’yi aştı.