GÜNEŞ HÜCRELERİ

Güneş hücreleri genel anlamda güneş enerjisini elektrik enerjisine çevirirler. Güneş ışığındaki fotonlar elektronları yarı iletken metalik silikon pulun bir katmanından diğerine hareket ettiren enerjiyi sağlarlar. Elektron hareketleri ise elektrik akımını oluşturur.

Günümüzde yaygın olarak silikon ve galyum arsenit olmak üzere iki tip hücre kullanılır. Bunlar farklı sınıfta ve değişken etkinliktedirler. Yeryüzündeki uygulamalarda yaygın olarak silikon hücreler kullanılırken, uzay sanayinde (uydularda) galyum arsenit hücreler kullanılır.

Güneş hücresinin en üstteki katmanları yüksek geçirgenli koruyucu katmanlardır. Güneş hücreleri çok kırılgandır, bu yüzden çatlama ve kırılmalara karşı korumaya ihtiyaç vardır (bu esnada mutlaka bir miktar güç kaybı olur). Bu katmanlara gelen ışık, silikon veya galyum arsenit’e çarpar. P ve N tabakalarının farklı özelliklerinden dolayı güneşten gelen enerji hücreye temas ettiği anda P tabakasından N tabakasına doğru elektron hareketi oluşur. P ve N uçlarına birer kablo bağlanırsa artık güneş hücresi artı ve eksi kutupları olan, güç kaynağı gibi kullanılabilen bir pil gibidir.

Stock sınıfı arabalar ticari olarak uygun olan doğal silikon hücreler kullanırlar. Birçok sayıda güneş hücresi (yaklaşık 1,000 adet) birleştirilerek güneş panelleri oluşturulur. Motor kullanımına bağlı olarak bu paneller 50-200 V arasında gerilim ve 2,000 Watt civarında güç üretirler. Güneşin yoğunluğu, bulutların durumu ve sıcaklık panelin çıkışını etkiler.

Open tip araçlarda her tipte hücre kullanımına izin verilir. Bu seçim esnekliğinden dolayı birçok takım uzay tipi hücreler kullanır. Bu hücreler genellikle sıradan hücrelerden daha ufak boyutlu ve daha pahalıdırlar. Bununla birlikte daha etkilidirler. Stock tipi ve açık tip paneller arasında güç olarak yaklaşık 1,000 watt kadar fark varken fiyat konusunda aralarında yaklaşık 10 kat fark vardır.

Fotovoltaik hücreler nispeten yeni bir teknolojidir. Bu hücrelerin gelişimi ve kullanımı uzay turizminin ve haberleşme uydularının bir parçası olarak başlamıştır.

BİR GÜNEŞ ARABASINDAKİ ENERJİ AKIŞI

Güneşten gelen enerji tam gün boyunca yeryüzüne çarpar. Ancak enerji miktarı gün içerisindeki zamana, havanın durumuna ve geometrik konuma göre değişir. Kullanılabilir güneş enerjisi miktarı güneş ışınımı olarak bilinir ve genelde birim alana düşen güneş gücü (W / m²) olarak ölçülür. Kuzey Amerika’da güneşli bir günde öğlen vaktinde ışınım yaklaşık 1,000 W / m² olarak ölçülür fakat sabah, akşam ya da kapalı bir havada bu ölçüm neredeyse 0 W / m² ye kadar düşecektir. Takımların güneş enerjisinden maksimum seviyede yararlanmak için oluşturulan düzende ışınımın etkisini göz önünde bulundurmaları gerekmektedir.

Güneş ışığı güneş panelindeki elektrik akımı üreten hücreler tarafından soğurulur. Enerji (akım) piller üzerinde depolanabilir, direk olarak aracı beslemek için motor kontrol devresine gönderilebilir ya da bu iki durumun kombinasyonu şeklinde kullanılabilir.

Tipik olarak araç hareket halindeyken güneş ışınlarından elde edilen enerji direk olarak motor kontrol devresine verilir. Fakat bazen güneş panelleri motor kontrol devresinin ihtiyacı olandan daha fazla enerji üretebilir. Bu durumda üretilen fazla enerji daha sonra kullanmak amacıyla pillerde depo edilir.

Güneş panelleri motoru arzu edilen hızda sürmek için gerekli olan enerjiyi üretemediği zamanlarda, panellerden gelen enerji bataryada depolanan olan enerjiyle desteklenir. Araç hareket halinde değilken panellerden gelen enerjinin tamamı pillerde depo edilir.

Araç sürüşü esnasında bir miktar enerji geri kazanma adına bir yöntemden bahsedilebilir. Araç frenlemesinde normal mekanik fren yerine, motoru generatör olarak kullanarak oluşan enerji motor kontrol devresi üzerinden pillerde depolanabilir. Bu yöntem rejeneratif frenleme (regenerative braking) olarak bilinir.

GÜNEŞ ARABASI NEDİR?

Güneş arabası hafif, düşük güçte dizayn edilmiş ve özel yarışlar için yapılan bir araçtır. Tıpkı Formula 1 yarış araçları gibi Güneş arabaları da pratik anlamda ulaşım amaçlı değildir. Güneş arabalarında koltuk sayısı sınırlıdır (genellikle 1, nadiren 2 tanedir), çok ufak bir yük kapasiteleri vardır ve sadece gün ışığında kullanılabilirler. Ancak güneş arabaları gelecekte kullanılacak olan pratik uygulamaları geliştirmek adına çok iyi bir imkân sağlar.

**Şunu belirtmek gerekir ki yukarıdaki güneş arabası tanımı Formula-G, WSC gibi yarışlar için üretilen araçlar içindir. Başka amaçlar için üretilen araçlar değişik karakteristikler gösterebilirler.