Koreli Bilim İnsanları Ucuz Güneş Pillerinde Verimlilik Rekoru Kırdı
- Melih R. Çalıkoğlu
- 3 Eyl 2017
- 2 dakikada okunur
Evlerimizin duvarı elektrik üretseydi ne iyi olurdu, değil mi ? Yeni şeffaf ve süper ince güneş pilleri yakında bunu mümkün kılabilir.
Profesör Sang-Il Seok. Kaynak: Korea.net
Bilim insanları Kore Ulsan Ulusal Bilim ve Teknoloji Enstitüsü’nde (UNIST) yürüttükleri çalışmada, hibrid perovskit güneş pillerinin (PSC) verimliliğini %22.1’e çıkararak bir dünya rekoru kırdılar.
UNIST Enerji ve Kimya Mühandisliği Bölümü araştırmacılarından Sang-Il Seok ve Kore Kimsayal Teknoloji Araştırma Enstitüsü’nden Jun Hong Noh birlikte kaleme aldıkları makaleyle çığır açan buluşlarını dünyayla paylaştılar. Uyguladıkları yöntem sayesinde küçük güneş pillerinde verimliliği % 22.1, 1 cm2’lik güneş pillerinde ise % 19.7’ye çıkarmayı başardılar.
İki bilim insanının geliştirdikleri bu yeni teknolojinin en önemli özelliği perovskit-halojenürler olarak bilinen güneş ışınlarını elektrik enerjisine dönüştüren maddelerin fotoelektriksel etkinliğini azaltan temel bir kusura çare bulmuş olmaları. Araştırmacılar Science dergisinin 30 Haziran tarihli sayısında yayınlanan makalelerinde perovskit katmanlarının büyüme şartlarında halojenürler anyonlarının eksilmeleri probleminin doğru şekilde yönetilmesi durumunda verimlilik probleminin azaldığını gözlemlediler. Anyonlar ince filimler halinde üretilen ve kurşun-halojenür-perovskite emicilerden oluşan bu tür güneş pillerinde yüksek verimliliğe ulaşmak için gerekliler.
“Bu çalışma ile perovskit güneş pillerinin (PSC) verimliliğini % 20.1’den %22.1’e çıkarmayı başardık. Bu da düşük masraflı ve yüksek verimli PSC’lerin piyasaya sürülmesini hızlandıracaktır.” diye söylüyor Profesör Seok.
En yüksek verim gösteren küçük ve büyük PSClerin akım yoğunluk-voltaj (J-V) eğrileri ve fotovoltaik parametreleri ile cihaz yeniden üretilebilirlikleri. Kaynak: UNIST
Bu %2’lik artış ilk başta çok görülmeyebilir ama hepimizin bildiği büyük, siyah, kırılgan ve pahalı güneş pillerinde bulabileceğiniz en yüksek verimin %22.2 olduğunu düşünürseniz, bu küçücük artış bütün sektörü tüketici lehine sarsacak gibi görünüyor.
Perovskit çoklu katyon (artı yüklü iyonlar) ile çoklu halojenür anyonlardan (eksi yüklü iyonlar) oluşan kristalize bir yapı özgün bir kristalize yapıdır. Perovskit güneş pilleri (PSC) hibrid organik-inorganik kurşun veya kalay halojenür temelli maddelerden oluşan perovskit şeklinde yapılandırılmış bir bileşenden oluşan aktif bir katman aracılığı ile ışığı toplayan güneş pilleridir.
Bu tür cihazlar yüksek verimlilikte güneş pilleri ve ışığı yakalama kapasiteleri ile giderek artan oranda yeni araştırmaların odağı haline geliyorlar. Yeni elde edilen % 22’lik verimle piyasadaki en üst seviyedeki standart güneş pillerinin verimliliğine ulaşan PSC güneş pilleri çok ucuz perovskit bileşenleri kullanılarak kolaylıkla ve seri bir şekide üretilebiliyorlar.
Ancak arzu edilen yüksek verimliliğin sağlanması yekpare, yoğun ve ince bir perovskit katmanının oluşturulabilmesine bağlı. Bu yüzden açık devre voltaj ve kısa devre akım yoğunluğuna sebep olarak verimde kayba yol açan bileşendeki bozuklukların mümkün olduğunca azaltılması hayati öneme sahip.
Bilim insanları çalışmalarında, molekül içi alışverişle perovskit katmanlarının oluşmasını sağlayan iyodür iyonlarının organik katyon çözeltisine fazladan eklenmesinin derin bozukluklarının yoğunlaşmasını azalttığını gösterdiler.
Çalışmada elde edilen % 22.1 verim değeri Kore Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarlarında (NREL) yürütülen testlerle de elde edilerek resmi olarak onaylandı.
Perovskit güneş pilleri, 2014. Kaynak:Olga Malinkiewicz, Valensiya Universitesi
Yüksek verimli güneş pillerinin üretilmesi söz konusu olduğunda kullanılan materyallerin özgün hallerinde var olan yapısal bozuklukların giderilmesinin önemine dikkat çeken Seok gerçekleştirdikleri çalışma ile bu konuda önemli bir ilerleme kaydettiklerini belirtti.
Yazar : UNIST
Görseller: UNIST & Olga Malinkiewicz & Korea.net
Tercüme : Melih R. Çalıkoğlu
Kaynak : phys.org
Yayın Tarihi : 25 Temmuz 2017
Bilimsel Makale :DOI: 10.1126/science.aan2301
