FV Güneş paneli fabrikalarının ışıklandırması sorularıyla çok fazla karşılaşıyorum. Bu konuda naçizane bilgileri ve araştırmalarım doğrultusunda aşağıdaki açıklamaları hazırladım. Genellikle fabrikalara temel önerim tüm doğal ışık kaynaklarını üretim ortamından yok etmek yönündedir, pencereleri kaldırın ya da ışık girmeyecek hale getirin! (siyah filmle kaplarsınız, perde çekersiniz sizin bileceğiniz iş)Güneş hücrelerinin absorbe ettiği dalga boylarında tüm ışık kaynakları panellerin ve temel hammaddesi hücrelerin iç gerileme uğraması yani enerji üreterek yaşlanması demektir, biz bunu istemiyoruz.
Genelde ışıklandırma tasarımı çalışırken karşımıza çıkan temel kavram “Kelvin” dir. Işık tasarımında aydınlatma için kullanılan Kelvin değeri, ışığın renk sıcaklığını ifade eder ve genellikle ne kadar “sıcak” veya “soğuk” göründüğü ile ilgilidir. Fabrika aydınlatmasında önerilen tekliflerde temel Kelvin değerleri “4000K, 5700K ve 6500K” olarak, ortamın özelliğine ve ihtiyaçlara göre değişebilir.
Kelvin Değeri
– 4000K: Bu değer, genellikle “nötr beyaz” veya “gündüz beyazı” olarak adlandırılır ve insan gözü için oldukça doğal bir ışık sunar. Renkleri doğru bir şekilde gösterir ve üretim ortamları için sıklıkla tercih edilen bir değerdir. Nötr beyaz ışıklar (4000K-4500K) genellikle 580 nm ile 500 nm arasında bir dalga boyu spektrumuna sahiptir, yani yeşil-mavi renklere doğru.
– 5700K: Bu değer, “soğuk beyaz” ışığa daha yakındır ve dikkat gerektiren ve ayrıntılı işler için uygun olabilir. Güneş ışığını andıran bu aydınlatma, renkleri daha canlı gösterme eğilimindedir. Soğuk beyaz/gün ışığı ışıklar (5000K ve üzeri) genellikle 500 nm ile 450 nm arasında bir dalga boyu spektrumuna sahiptir, bu da maviye daha yakın bir spektrumu ifade eder.
– 6500K:Bu değer, “gün ışığı” olarak adlandırılır ve çok parlak, maviye yakın beyaz bir ışık yayar. Bu tür ışık, renkleri ve detayları ayırt etmekte son derece etkili olabilir, ancak uzun süreli kullanımda göz yorgunluğuna neden olabilir.
Fotovoltaik güneş paneli üretiminde renk doğruluğu ve detaylı incelemeler önemli olduğundan, genellikle 4000K veya 5700K arasında bir seçim yapılması önerilir. 4000K, genel çalışma alanları için daha rahat bir ortam sağlarken, 5700K, renklerin ve ince detayların daha iyi ayırt edilmesi gereken kalite kontrol gibi özel işlemler için daha uygundur.
Fotovoltaik Hücrelerin sevdiği Işık Dalga Boyu
Lakin ışıklandırmanın etkisiyle ışığa yüzü dönük olabilecek hücrelerin çalıştırılması hususu da göz önüne alınmalıdır. Fotovoltaik (FV) hücreler enerji üretirken, güneş ışığının geniş spektrumunu kullanır, ancak çoğunlukla görünür ışık spektrumunda enerji üretirler. Bu ışık, ultraviyole’den kızılötesine kadar bir dizi frekans içerir ve enerjinin çoğu görünür spektrumun bir parçasıdır. Gelen ışık, FV hücreler tarafından emilir ve elektrik enerjisine dönüştürülür. Silikon bazlı hücrelerin elektronları, güneş ışınlarının etkisiyle harekete geçer ve elektrik akımı üretir
FV hücreler genellikle UV, mavi ve yeşil ışığı emerler(absorbe ederler). Ancak hücre tipine bağlı olarak, bazıları sarı, kırmızı ve hatta kızılötesi ışığı da emebilir. En yaygın FV hücre tipi olan silikon p-n eklem FV hücreleri, genellikle UV ve mavi ışığı (400-500nm ve 400-600nm dalga boyları arası) emer. Ancak bu hücreler aynı zamanda sarı ve yeşil ışığı da emebilir. Dye-sensitized solar cells (DSSC) ve copper-indium-gallium-selenide (CIGS) gibi diğer FV hücre tipleri, UV’den kızılötesine kadar daha geniş bir dalga boyu aralığını emebilir.
Yapay ışık kaynaklarına gelince, hiçbiri tam olarak doğal güneş ışığının emisyon spektrumunu taklit edemez. Ancak, incandescent, floresan ve LED ışık kaynakları arasında, LED ışıklar, tüm emisyonun görünür aralıkta gerçekleşmesi nedeniyle en etkin cihazdır ve doğal güneş ışığını en iyi taklit eder. LED ışıklar, genellikle doğal gün ışığını en iyi taklit eden ve en enerji verimli olanıdır.
——————–
Aşağıda paylaştığım linkteki makalede de fotovoltaik hücrelerinin hangi tür ışıklara karşı ne tür reaksiyonlar verdiğini ölçümlemişler. Makalede, m-Si hücrelerin F7 ışıklandırma (F7:geniş bantlı bir floresan lamba) altında AM 1.5 spektrumuna göre %44 performans sağladığı belirtiliyor. Bu, organik hücrenin F7 ışıklandırma altında AM 1.5 spektrumuna göre %90 performans sağlamasına kıyasla daha düşük bir oran olmasına rağmen bu sadece organik hücrenin emilim penceresinin görünür spektrumdan Mono Silisyum hücresinden daha az sapma gösterdiğini gösteriyor.
Görünür ışığın dalga boyları yaklaşık 400 nm (mor) ile 700 nm (kırmızı) arasında değişiiyor, Bu aralığın ötesinde, ultraviyole ışığı daha kısa, kızılötesi ışığı ise daha uzun dalga boylarına sahiptir.
Makaleye göre Monokristal silisyum (m-Si) hücreler, ışığı 1200 nanometre’ye kadar emebilir. Bu, görünür ışık spektrumunun ötesine, kızılötesi ışık aralığına kadar uzandığını gösteriyor.
Makalede belirtilen diğer bir önemli nokta ise incandescent (akkor) veya halojen lambanın (siyah cisim olarak temsil edilir) fotovoltaik uygulamalar için en iyi yapay ışık kaynağı olduğudur.
Sonuç
Bu sonuçlardan hareketle akkor ve halojen lambalardan uzak durmak gerekli gibi duruyor, fakat her halükarda eser miktarda enerji üretiminden kaçış olmayacağı için yüksek kaliteli ve enerji verimli LED kullanmak doğru olacaktır gibi duruyor. Çünkü LED ışıklar, geniş bir spektrumda aydınlatma sağlarlar ve genellikle diğer ışıklandırma türlerine göre daha az enerji tüketirler. Ayrıca, daha uzun ömürlüdürler ve daha az bakım gerektirirler, bu da operasyonel maliyetleri düşürür. Özellikle hassas gözlem veya denetim gerektiren işlemler için, LED’ler genellikle yüksek CRI (Renk Doğruluk İndeksi) değerlerine sahip olduğundan, renkleri doğru bir şekilde gösterirler. Bu, kalite kontrol işlemlerinde önemlidir.