Fotovoltaik sistemlerde kullanılan desenli ince camların kimyasal temperlenmesi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, -, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2020
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Gülcan Terzi
Danışman: Miray Çelikbilek Ersundu
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Yenilenebilir enerji kaynaklarından güneş enerjisinin elektrik enerjisine dönüştürülmesinde kullanılan fotovoltaik sistemler, güneş panalleri ve kolektörleri olarak karşımıza çıkmaktadır. Fotovoltaik sistemlerin modül verimini arttırmak amacıyla, sistemin güneş panellerinde ve kolektörlerinde kullanılan kapak camlarının ışık geçirgenliği yükseltilir. Böylelikle güneş ışığının elektrik akımının oluşturulduğu tabakaya en az kayıpla ulaşması hedeflenir. Bu amaçla cam harmanındaki demir oksit miktarının azaltılması, cam yüzeyinin kırılma indisi camdan daha düşük bir malzeme ile kaplanması, cam yüzeyine çok katmanlı kaplamalar uygulanması, cam yüzeyine desen verilmesi ve cam kalınlığının inceltilmesi çalışmaları yapılmaktadır. Günümüzde gelişen teknoloji ve artan estetik beklentiler ile birlikte cam malzemelerin kullanım alanı ve pazar talebi artmış olup bu artış cam malzemelerin kalınlığının inceltilmesi üzerine yapılan çalışmalara büyük önem kazandırmıştır. Camın, mekanik mukavemetinin yüksek olması, yüksek katma değerli ve geniş kullanım alanı için önemli bir parametredir. Dolayısıyla cam inceldikçe mekanik dayanım değerlerinin de korunması beklenmektedir. Bu nedenle, gelişen teknoloji ve estetik beklentilerin yanında cam malzemenin mekanik mukavemetinin arttırılması da cam teknolojisi açısından önemli bir konudur. Bu doğrultuda, ince camların mekanik mukavemetini geliştirmek amacıyla uygulanan bir yöntem olan kimyasal temperleme işlemi, camın cam geçiş sıcaklığının altında belirlenen bir sıcaklıkta ergimiş tuz banyosu içerisine daldırması sonucu meydana gelen iyon yer değişimi reaksiyonu ile gerçekleşir. Hafiflik ve yüksek mekanik mukavemet özelliklerini bir arada sağlayan kimyasal temperli ince camların sahip oldukları üstün özellikleri sayesinde fotovoltaik teknoloji sistemlerinde güneş hücresi panelinin kapak camı olarak kullanılması da cam üreticilerinin gündemine girmiştir. Bu tez çalışmasının amacı; fotovoltaik sistemlerde verim artışına yönelik düşük demir içeriğine sahip desenli ince camların kimyasal temperleme yöntemi ile mukavemetlendirilmesi, gerçekleştirilecek mekanik ve optik analizlerle desen, kalınlık, atmosferik koşullara dayanım, sıcaklık ve süre parametrelerinin kimyasal temperleme işlemine etkilerinin incelenmesi ve geliştirilen camların panel kapak camı olarak kullanım potansiyelinin incelenmesidir. Bu amaçla, farklı süre ve sıcaklıklarda kimyasal temperlenen 2 mm kalınlığa sahip desenli camların, temperleme işleminden önce ve sonra ağırlık ölçümleri alınarak yüzde ağırlık değişimleri ve difüzyon katsayıları hesaplanmıştır. İyon değişimi işlemi sonucu oluşan potasyum ve sodyum iyonlarının konsantrasyon derinlik profilleri SEM/EDX tekniği kullanılarak analiz edilmiş ve numunelerin mekanik mukavemeti halka üstü halka testi ile incelenerek Weibull diagramları oluşturulmuştur. Desenli camların kimyasal temperleme sonrasında elde edilen yüzey basma derinliği, aynı şartlarda temperlenmiş ve float teknolojisi ile üretilen eş kalınlıktaki desensiz ince düz camların yüzey basma gerilim derinliği değerleri ile karşılaştırılmıştır. Ayrıca, kimyasal temperleme işleminin camın optik özelliklerine etkisinin incelenmesi amacıyla görünür bölgedeki geçirgenlik ve pusluluk değerleri ölçülmüş ve atmosferik koşullara karşı dayanımlarını tespit etmek amacıyla nem, tuz, asit ve aşındırma testleri uygulanmıştır. Tez kapsamında yapılan çalışmalar sonucunda, desenli ince camların mekanik mukavemetinin kimyasal temperleme yolu ile yaklaşık 3 kat arttırıldığı, optik özelliklerinin değişmediği ve güçlendirilen camların aşınma ve atmosferik etkilere karşı mukavemetlerini koruduğu belirlenmiştir.