Singapur’daki bilim insanları; bir gün araba camlarını, gökdelen camlarını ve hatta akıllı gözlükleri enerji üreten yüzeylere dönüştürebilecek ultra ince güneş hücreleri geliştirdi. Nanyang Teknoloji Üniversitesi (NTU) bünyesindeki araştırmacılar, insan saçından yaklaşık 10.000 kat daha ince yarı şeffaf perovskit güneş hücreleri üretti. Bu cihazlar, mikro boyutlarına rağmen ultra ince perovskit güneş teknolojisi için şimdiye kadar kaydedilen en yüksek verimlilik oranlarından bazılarına ulaştı.
Bulgular, günlük yüzeyleri temiz enerji kaynaklarına dönüştürmeye yönelik artan eğilimi gözler önüne seriyor. Araştırmacılar, bu teknolojinin ilerleyen dönemde binaların, araçların ve giyilebilir elektronik cihazların büyük tasarım değişiklikleri gerektirmeden elektrik üretmesine yardımcı olabileceğini belirtiyor. Çalışma ayrıca şehirlerin ek araziye veya çatılarda büyük altyapılara ihtiyaç duymadan daha fazla yenilenebilir enerji üretebileceği bir geleceğe işaret ediyor.
Cama Gizlenen Güneş Enerjisi
Annalisa Bruno liderliğindeki araştırma ekibi, güneş hücrelerini elektrik üretirken bile neredeyse görünmez kalacak şekilde tasarladı. Hücreler yarı şeffaf ve renk açısından nötr olduğu için ofis kulelerine, pencerelere ve cam cephelere geleneksel güneş panellerinden çok daha kolay uyum sağlayabiliyor. Böylelikle, bir binanın dış görünümünü değiştirmeden yenilenebilir enerji sistemleri eklemek isteyen mimarlar ve geliştiriciler için teknoloji daha cazip hale gelebilir.
Hücrelerde, silisyuma kıyasla daha düşük üretim maliyetleriyle güneş ışığını verimli bir şekilde emmesiyle bilinen bir malzeme olan perovskit kullanılıyor. Geleneksel güneş panellerinin aksine yeni cihazlar, dolaylı ve dağınık ışık koşullarında da elektrik üretebiliyor. Bu özellik, yüksek binaların doğrudan güneş ışığını sıkça engellediği yoğun nüfuslu şehirlerde teknolojiyi oldukça kullanışlı kılıyor.
Araştırmacılar, dış cephesi cam olan büyük ofis kulelerinin gelecekte bu teknolojiyi kullanarak elektrik ihtiyaçlarının bir kısmını karşılayabileceğini ifade ediyor. İlk tahminler, güneş hücrelerinin başarıyla ölçeklendirilmesi durumunda bazı binaların her yıl yüzlerce megavat-saat elektrik üretebileceği yönünde.
Vakumla Üretilen Ultra İnce Katmanlar
Ekip, hücreleri üretmek için malzemelerin bir vakum odası içinde buharlaşıp ince filmler halinde çökene kadar ısıtıldığı endüstriyel bir süreç olan termal buharlaştırma yöntemini kullandı. Bu yöntem, araştırmacıların 10 nanometre kadar ince ve son derece homojen perovskit katmanları oluşturmasına olanak tanıdı. Yöntem ayriyeten güneş hücresi üretiminde yaygın olarak kullanılan toksik çözücülerin kullanımını da engelleyerek gelecekteki büyük ölçekli üretimi kolaylaştırma potansiyeli taşıyor.
Bilim insanları, perovskit katmanının kalınlığını ayarlayarak hem opak hem de yarı şeffaf versiyonlar üretti. Opak modeller, kalınlığa bağlı olarak yüzde 7 ile yüzde 12 arasında verimlilik oranlarına ulaştı. Yarı şeffaf versiyon ise görünür ışığı yüzde 41 oranında geçirirken, güneş ışığını yüzde 7,6 verimlilikle elektriğe dönüştürdü.
Araştırmacılar, sonuçların benzer malzemelerle yapılan yarı şeffaf perovskit hücreleri için şimdiye kadar kaydedilen en güçlü performanslar arasında yer olduğunun altını çizdi. Çalışmanın başyazarı Luke White, bu teknolojinin elektrik üreten renkli pencereleri ve diğer sürdürülebilir mimari biçimlerini destekleyebileceğini ifade etti.
Ticari Kullanım için Atılan Adımlar
Bağımsız uzmanlar, söz konusu üretim yaklaşımının şeffaf güneş teknolojisini büyük ölçekli üretime bir adım daha yaklaştırabileceği düşüncesinde. Cambridge Üniversitesi‘nden Sam Stranks, ticari yaygınlaştırmanın pratik hale gelmesinden önce araştırmacıların uzun vadeli dayanıklılığı ve kararlılığı hâlâ kanıtlaması gerektiğini belirtti.
NTU ekibi, teknoloji için NTUitive aracılığıyla patent başvurusunda bulundu ve üretim sürecini geliştirmek amacıyla sektör ortaklarıyla birlikte çalışıyor. Araştırmacılar, ürünü pazara sunmadan önce dayanıklılığı artırmayı ve teknolojiyi daha büyük yüzeylere yaymayı planlıyor. Ekibe göre teknoloji, pencereleri, araçları ve tüketici elektroniğini zamanla sessiz yenilenebilir enerji kaynaklarına dönüştürmeye yardımcı olabilir.
Çalışma, ACS Energy Letters dergisinde yayımlandı.
Kaynak: https://interestingengineering.com/energy/ultrathin-transparent-solar-cells-ntu
