Fotovoltaik hücre teknolojilerinde renk kullanımının irdelenmesi

Öz

Yenilenemeyen enerji kaynaklarının sınırlı oluşu ve fosil yakıtların yanmasıyla karbondioksit açığa çıkması ile çevreye zarar vermesi insanların alternatif ve temiz bir enerji kaynağı olan fotovoltaik güneş hücrelerine olan ilgisini artırmaktadır. Günümüzde silisyum tabanlı teknolojiler yaygın olmakla birlikte; ince film, organik, perovskite, boya duyarlı, lüminesan güneş hücrelerinin kullanılması üzerine çalışmalar yapılmaktadır. Çalışmada fotovoltaik teknolojileri 3 nesile ayrılmış ve bu teknolojiler renkli üretim açısından sınıflandırılarak tablo oluşturulmuştur. Buradaki her bir hücre tipi örneklerle incelenmiş ve hücre teknolojisinde renk kullanımı irdelenmiştir. Bununla birlikte fotovoltaik hücrelerde renk kullanımının ya da değişiminin enerji üretimini nasıl etkilediği ve mimariye ne gibi fırsatlar sunduğunu ortaya çıkarmak amaçlanmıştır. Sonuç olarak değerlendirme tablosunda verilen örnekler incelendiğinde, her bir teknolojiye ait renk kullanımının olduğu fakat renk kullanımının binaya estetik bir değer kazandırmasının yanı sıra üretilen enerjide verim düşmesine neden olduğu çıkarılmıştır. Fakat renkli fotovoltaiklerin binalara entegrasyonu ile sürdürülebilir, kendi enerjisini üreten binaların tasarımında, mimarların özgür tasarımlar yapabileceği çıkarılmıştır. Bu sebeple çalışmanın, mimarlara tasarımlarında kullanabilecekleri farklı teknolojilere ait güneş hücrelerinde renk kullanımlarının rehber olması hedeflenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Fotovoltaik panel
• Güneş hücresi
• Renkli güneş panelleri
• Güneş enerjisi
• Binaya entegere fotovoltaikler

Examination of the use of color in photovoltaic cell technologies

Abstract

The fact that non-renewable energy sources are limited and damage the environment increases people's interest in photovoltaic solar cells as an alternative and clean energy source. Although silicon-based technologies are widespread today, studies are being carried out on the use of thin-film, organic, perovskite, dye-sensitized, luminescent solar cells. In the study, photovoltaic technologies were divided into 3 generations and these technologies were classified in terms of color production and a table was created. Each cell type is examined with examples and the use of color in cell technology is discussed. In addition, it is aimed to reveal how the use or change of color in photovoltaic cells affects energy production and what opportunities it offers to architecture. As a result, when the examples given in the evaluation table are examined, it is concluded that there is the use of color belonging to each generation, but in addition to providing an aesthetic value to the building, it causes a decrease in the efficiency of the energy produced. But with the integration of color photovoltaics into buildings, architects can make free designs. For this reason, the study aims to guide architects on the use of color in different solar cells that they can use in their designs.

Keywords

• Photovoltaic panels
• Solar cell
• Colored solar panels
• Solar energy
• Building integrated photovoltaics

References

1. Altın, M. (2004), Yeni Yapı Malzemesi Fotovoltaik Paneller, Özellikleri ve Tarihçesi, 2. Ulusal Yapı Malzemesi Kongresi ve Sergisi, 7 Ağustos 2012.
2. Aydın, G. (2023) Bina İçi Organik Fotovoltaik Uygulamalar İçin Malzemelerin Değerlendirilmesi. Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü. Yüksek Lisans Tezi.
3. Aygün, O, D. (2012). Mevcut Konut Yapılarına Fotovoltaik Panel Sistemlerinin Entegre Edilmesi, İzmir Örneği. Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü. Yüksek Lisans Tezi.
4. Ballıpınar, F. (2012). Çinko Oksit (ZnO) Nano Yapıların Organik Güneş Pillerinde Uygulanması. İstanbul Teknik Üniversitesi. Enerji Enstitüsü. Yüksek Lisans Tezi.
5. Battal, G. (2020). Organik Boya Duyarlı Güneş Pilleri Üzerine Yapılan Bir Araştırma. Uluslararası Sürdürülebilir Mühendislik ve Teknoloji Dergisi, 4(1), 1-6.
6. Bing, J., Caro, L. G., Talathi, H. P., Chang, N. L., Mckenzie, D. R., & Ho-Baillie, A. W. (2022). Perovskite solar cells for building integrated photovoltaics⁠—Glazing applications. Joule, 6(7), 1446-1474.
7. Bunoti, T. (2022). Assessment Of Transparent Luminescent Solar Concentrators For Building Integrated Photovoltaics. Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Yüksek Lisans Tezi.
8. Castelletto, S., & Boretti, A. (2023). Luminescence Solar Concentrators: a technology update. Nano Energy, 108269.

9. Cui, D., Yang, Z., Yang, D., Ren, X., Liu, Y., Wei, Q., ... & Liu, S. (2016). Color-tuned perovskite films prepared for efficient solar cell applications. The Journal of Physical Chemistry C, 120(1), 42-47.
10. Corrado, C., Leow, S. W., Osborn, M., Carbone, I., Hellier, K., Short, M., ... & Carter, S. A. (2016). Power generation study of luminescent solar concentrator greenhouse. Journal of renewable and sustainable energy, 8(4).
11. Demiroğlu, D. (2019). Organik yarıiletken tabanlı fotovoltaik aygıtlar için şekilli ince film altlıkların kullanımı ve etkilerinin incelenmesi. İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi.
12. Devetaković, M., Djordjević, D., Radojević, M., Krstić-Furundžić, A., Burduhos, B. G., Martinopoulos, G., ... & Lobaccaro, G. (2020). Photovoltaics on landmark buildings with distinctive geometries. Applied Sciences, 10(19), 6696.
13. Duyan, F., & Bayrakdarlar, K. P. (2022). Enerji Etkin Bina Tasarımında Yapı Elemanı olarak Fotovoltaik Sistemler. Mimarlık ve Yaşam Dergisi. 7(3), 965-980.
14. Hernández-Rodríguez, M. A., Correia, S. F. H., Ferreira, R. A. S., & Carlos, L. D. (2022). A perspective on sustainable luminescent solar concentrators. Journal of Applied Physics, 131(14).
15. Kılıç, B. (2021). Yeni Nesil Güneş Hücrelerinde Hibrit Nano-yarıiletkenlerin Sentezlenerek Optoelektronik Özelliklerinin İncelenmesi. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 9 (2021) 51-59.
16. Özdoğan, H. P. (2005). Ekolojik binalarda bina kabuğunda kullanılan fotovoltaik panellerin tasarımı bağlamında incelenmesi. Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi.
17. Reijenga, T., & Architecten, B. E. A. R. (2001). PV-integration in solar shading (renovation) and PV-integration in atrium glazing (newbuilding), ECN 31 and 42-PETTEN (NL). In Proceedings 17th European Photovoltaic Solar Energy Conference/brokenurl# http://pvdatabase.net/pdf/Renovatie_ECN-laboratorium_English.pdf
18. Selbaş, R., & Çetin, H. (2022). Fotovoltaik güneş sanrallerinin verimlerinin değişiminin incelenmesi. Uluslararası Sürdürülebilir Mühendislik ve Teknoloji Dergisi, 6(1), 10-17.
19. Zafer, C. (2013). Yeni Nesil Organik Fotovoltaik Teknolojiler. 6. Güneş Enerjisi Sistemleri Sempozyumu ve Sergisi, 6-7 Aralık 2013, Mersin.
20. Zarcone, R., Brocato, M., Bernardoni, P., & Vincenzi, D. (2016). Building integrated photovoltaic system for a solar infrastructure: Liv-lib’project. Energy Procedia, 91, 887-896.
21. Zhang, J., Wang, M., Zhang, Y., He, H., Xie, W., Yang, M., ... & Gao, C. (2015). Optimization of large-size glass laminated luminescent solar concentrators. Solar Energy, 117, 260-267.
22. URL-1 https://kromatix.com/
23. URL-2 https://www.suncol.com/
24. URL-3 https://bear-id.com/projects/ecn-petten-31/
25. URL-4 https://www.dezeen.com/2017/08/23/copenhagen-international-school-c-f-moller-architects-12000-solar-panels-denmark/
26. URL-5 https://integratedpv.eurac.edu/en/case-studies/copenhagen-international-school.html
27. URL-6 https://www.archdaily.com/1009706/renovating-for-the-future-sustainable-and-resilient-solar-facades
28. URL-7 https://solarchitecture.ch/solaris-416/
29. URL-8 https://solarchitecture.ch/details-solaris-416/
30. URL-9 https://www.solaripedia.com/13/117/cis_tower_solar_skyscraper_retrofit_ (manchester,_uk).html
31. URL-10 https://www.dezeen.com/2017/10/04/shigeru-ban-la-seine-musicale-music-complex-moving-solar-panel-wall-paris-france/
32. URL-11 https://www.flickr.com/photos/98609459@N08/36919562335/in/photostream/
33. URL-12 https://onyxsolar.com/all-you-need
34. URL-13 https://www.zawya.com/en/press-release/companies-news/dewas-r-and-d-centre-registers-a-new-patent-for-a-solar-pv-robotic-carrier-eorgam8c
35. URL-14 https://onyxsolar.com/26-projects/solar-pv-ventilated-facade/394-dewa-dubai
36. URL-15 https://www.archdaily.com/639156/germany-pavilion-nil-milan-expo-2015-schmidhuber
37. URL-16 https://www.asca.com/asca-technology/
38. URL-17 https://iart.ch/en/work/novartis-pavillon-fassade
39. URL-18 https://www.gzt.com/arkitekt/sanatin-bilimle-bulustugu-yer-novartis-pavyonu-3769278
40. URL-19 https://www.solaronix.com/documents/solaronix_solar_cells.pdf
41. URL-20 https://juanbisquert.wordpress.com/2014/04/08/dye-solar-cell-facade-at-swisstech-covention-center-at-epfl-by-solaronix/
42. URL-21 https://www.archdaily.com/519434/epfl-quartier-nord-swisstech-convention-center-retail-and-student-housing-richter-dahl-rocha-and-associes
43. URL-22 https://www.skanska.pl/en-us/about-skanska/media/press-releases/227820/Skanska-and-Saule-Technologies-commence-revolutionary-solar-panels-tests-/
44. URL-23 https://en.wikipedia.org/wiki/Fluorophore