Güneş enerjisi, Güneş'ten gelen, ısı üretebilen, kimyasal reaksiyonlara neden olabilen ve elektrik üretebilen bir radyasyon biçimidir. Dünya üzerindeki toplam güneş enerjisi miktarı, dünyanın mevcut ve beklenen enerji gereksinimlerinin çok üzerindedir. Uygun şekilde kullanılabilirse, bu oldukça dağınık kaynak, insanların gelecekteki tüm enerji ihtiyaçlarını karşılama potansiyeline sahiptir. 21. yüzyılda güneş enerjisinin tükenmiyor olması ve çevreyi kirletmeyen doğası nedeniyle bir enerji kaynağı olarak giderek daha yaygın hale gelmesi beklenmektedir.

Elektrik üretimi

Güneş enerjisi iki şekilde elektriğe dönüştürülebilir: Fotovoltaik hücreler (PV cihazları) veya “güneş pilleri”. Bu tür hücrelerde, ışığın bir metal ile bir yarı iletken (silikon gibi) arasındaki bağlantı noktasına veya iki farklı yarı iletken arasındaki bağlantıya çarpması ile küçük bir elektrik voltajı üretilir. Tek bir fotovoltaik hücre tarafından üretilen güç, tipik olarak sadece yaklaşık iki Watt'tır. Bununla birlikte, sıralanmış güneş panellerinde olduğu gibi, çok sayıda bireysel hücreyi birbirine bağlayarak, bir güneş enerjisi santralinde veya büyük bir ev dizisinde yüzlerce hatta binlerce kilovat elektrik gücü üretilebilir. Günümüz fotovoltaik hücrelerinin çoğunun enerji verimliliği sadece yüzde 15 ila 20'dir. Güneş radyasyonunun yoğunluğu başlangıçta düşük olduğundan, orta düzeyde güç üretmek için bile bu tür hücrelerin büyük ve maliyetli montajları gerekir.
Güneş ışığı veya yapay ışıkla çalışan küçük fotovoltaik hücreler, düşük güç gerektiren uygulamalarda, örneğin hesap makineleri ve saatler, güç kaynakları olarak büyük bir kullanım alanı bulmuştur. Daha büyük hücreler uzak bölgelerdeki su pompalarına ve iletişim sistemlerine veya hava durumu ve iletişim uydularına güç sağlamak için kullanılmaktadır. Klasik kristal silikon paneller ve binaya entegre fotovoltaikler de dahil olmak üzere ince film güneş pillerini kullanan gelişen teknolojiler, geleneksel elektrik kullanımını değiştirmek için ev sahipleri ve işletmeler tarafından çatılarına kurulabilir.

Güneş panelleri nasıl elektrik üretir?

Güneş ışığı panelleri etkinleştirir. Her bir panel, bir silikon hücre katmanından, bir metal çerçeveden, özel bir filmle çevrili cam bir kasadan ve kablolardan yapılmıştır. Maksimum etki için, paneller "diziler" (sıralı bir dizi) halinde gruplandırılır ve çatılara veya geniş dış mekanlara yerleştirilir.
Hücreler elektrik akımı üretir. Her bir güneş pili içinde iki kat silikondan yapılmış ince bir yarı iletken levha bulunur. Bir katman pozitif yüklü, diğeri negatif yüklü, bir elektrik alanı oluşturur. Güneşten gelen ışık enerjisi bir fotovoltaik güneş piline çarptığında, hücreye enerji verir ve elektronların yarı iletken levha içindeki atomlardan "gevşemesine" neden olur. Bu gevşek elektronlar, levhayı çevreleyen elektrik alanı tarafından harekete geçirilir ve bu hareket bir elektrik akımı oluşturur.
Elektrik enerjisi dönüştürülür. Güneş panellerinde üretilen elektriğe doğru akım (veya DC) elektriği denir; bu, çoğu eve güç sağlayan alternatif akımdan (veya AC) farklıdır. Neyse ki, DC elektriği, inverter adı verilen bir aletle kolayca AC elektriğine dönüştürülebilir. Modern güneş enerjisi sistemlerinde bu inverterler, tüm sistem için tek bir inverter olarak veya panellerin arkasına takılan ayrı mikro inverterler olarak yapılandırılabilir.
Dönüştürülen elektrik eve güç sağlar. Güneş enerjisi DC'den AC elektriğe dönüştürüldükten sonra, elektrik panosundan geçer ve ev aletlerine güç sağlamak için ev içinde dağıtılır. Elektrik şirketinin şebekeden ürettiği elektrik gücüyle tamamen aynı şekilde çalışır, bu nedenle evdeki hiçbir şeyin değişmesi gerekmez.