Dunyanın en temiz, en bol yenilenebilir enerji kaynağından yararlanmanın en uygun maliyetli ve verimli yolu; artık gerceğe bir adım daha yakın.
Toledo Universitesi fizikcileri, guneş hucrelerinin performansını daha once hic ulaşılmayan seviyelere yukselten yeni bir kimyasal formul ve bu yeni formulun uretimi adına onemli bir atılım yaptı.
Guneş Paneli Pazarında Taşlar Yerinden Oynayabilir
ABD Enerji Bakanlığı Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı (U.S. Department of Energy ’s National Renewable Energy Lab) ve Colorado Universitesi ile işbirliği icinde calışan UToledo fizik profesoru Dr. Yanfa Yan, tandem perovksit guneş pili denilen ultra yuksek verimli malzemenin, yakın gelecekte tuketici pazarındaki guneş panelleri buyukluğunde uretime gecerek tam olarak kullanıma hazır olacağını duşunuyor.
Kimya yoluyla uretilen ozel bir kristal yapıya sahip olan bileşik malzemeler (bu aynı zamanda ucuz olması demek) olan perovksitlerin, gunumuzde guneş ışığını elektrik enerjisine donuşturmek icin tercih edilen guneş hucresi malzemesi geleneksel silikonun yerini alacağı ongoruluyor.
Gelecek İcin Temiz Enerjiye Ulaşım Sorununu Cozemeliyiz
Yan, “Dunyadaki enerji krizini cozmede buyuk umut vaat eden; yuksek verimli, duşuk maliyetli guneş hucreleri uretiyoruz” dedi.
“Bu anlamlı calışma, gezegenimizin cocuklarımız ve gelecek nesiller icin korunmasına yardımcı olacak. Şu anda fosil tabanlı enerjilerinin coğunu tuketmekte sorun yaşıyoruz ve işbirlikci ekibimiz karışıklığı temizlemek icin yenilikci yolumuzu iyileştirmeye odaklanıyor.”
İşin Sırrı Kurşun ve Kalayın Mukemmel Oranlarda Karışımında
Science dergisinde yayımlanan yeni araştırma makalesi, fotovoltaik ekibinin teknolojiyi maksimum verimliliğine daha yakın hale getirmek icin nasıl bir kurşun ve kalay karışımı hazırladığını ozetliyor.
Cabalar şu anda yeni guneş hucrelerinin verimliliğini % 23 ’e cıkardı. Buna karşılık, bugun piyasadaki geleneksel kristal silikon guneş panelleri % 18 civarında bir verimlilik oranına sahip. Ustelik bu kristaller fizik kullanılarak uretildikleri icin uretim maliyetleri kimyasal sureclerle uretilen materyallere oranla devasa boyutta yuksek.
“Guanidinyum Tiyosiyanat”
Bilim insanları, kurşun kalay karıştırılmış perovksit filmlerin yapısal ve optoelektronik ozelliklerini carpıcı bir şekilde geliştirmek icin “guanidinyum tiyosiyanat” adı verilen kimyasal bir bileşik kullandılar.
UToledo Fizik ve Astronomi Anabilim Dalı Başkanı ve profesoru Sanjay Khare; “Science, dunyanın dort bir yanında, Dr. Yan ’ın LED ampullerin verimliliğini ve cekiciliğini artırabilen ve beyaz ışık ureten tek bir materyal keşfettikten sonra yaptığı diğer araştırmaları yayınlayan Nature ile birlikte dunyanın en iyi akademik dergisi” diyor.
“Toledo Universitesi ’ndeki onemli surdurulebilirlik calışması, temiz enerjiyi kullanarak dunyayı guclendirebilir.”
Guneş Spektrumunun İki Farklı Bandından Besleniyor
Yaklaşık beş yıl once Yan ’ın UToledo ’daki ekibi, perovksitlerin ideal ozelliklerini tanımladı ve o zamandan bu yana Yan ’ın perovksit tandem guneş hucreleri uzerine edindiği 20 yıllık tecrubeyi iki farklı guneş hucresini bileştirmek icin kullandı.
Boylelikle elde edilen yeni guneş hucreleri guneş spektrumunun iki farklı bolumunu kullanarak toplamda uretilen elektrik enerjisini artırdı.
Gectiğimiz ay ABD Enerji Bakanlığı, Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı ile işbirliği icinde araştırmasına devam etmesi icin Yan ’a 1,1 milyon dolarlık hibe verdi.
Maliyetlerin Buyuk Oranda Duşmesi Soz Konusu
Yan, “Bu uzun suredir beklediğimiz malzeme” diyor. “Guneş enerjisi endustrisi bizi izliyor ve bekliyor. Bazıları bu teknolojiye yatırım yapmaya başladı bile.”
Yan, yarı iletkenlerde hata fiziği ve elektronik ozellikler, malzeme sentezi ve ince film guneş hucresi uretimi konusunda teorik olarak bir uzmandır.
UToledo Fizik ve Astronomi Anabilim Dalı Araştırma Gorevlisi Profesoru Dr. Zhaoning Song, “UToledo ’daki araştırmalarımız, mevcut silikon fotovoltaik teknolojisine rakip ve hatta daha iyi performans gosterebilecek, ustelik daha ucuz ve daha verimli guneş hucreleri uretmeye devam ediyor” dedi.
“İki katman perovksit iceren tandem guneş pillerimiz yuksek guc donuşum verimliliği sağlıyor ve fotovoltaikte onemli bir gelişme olan guneş panellerinin uretim maliyetlerini duşurme potansiyeline sahip.”
Endustriyel Uretim ve Geri Donuşum Konusu Uzerine Yoğunlaştılar
Yan ’ın ekibi, şu an malzemelerin kalitesini ve bunları duşuk maliyetle uretme surecini geliştirmekle meşgul. Henuz bir miktar daha ilerleme kaydedilmesi gerekse de ışığın gorulmuş olması kutlama yapmak icin yeterli.
Song, “Malzeme maliyeti duşuk ve uretim maliyeti duşuk, ancak malzemenin omru hala bilinmiyor” dedi.
“Verimliliği ve istikrarı arttırmaya devam etmeliyiz.”
Yan, “Kurşun toksik bir madde olarak kabul ediliyor” dedi.
“Bu malzemeden yapılan guneş panellerinin geri donuşumunu gercekleştirerek cevreye zarar vermemelerini sağlamak icin guneş enerjisi endustrisi ile calışmaya kararlıyız.”

Calışmanın orijinaline aşağıdaki bağlantıdan ulaşabilirsiniz
Jinhui Tong, Zhaoning Song, Dong Hoe Kim, Xihan Chen, Cong Chen, Axel F. Palmstrom, Paul F. Ndione, Matthew O. Reese, Sean P. Dunfield, Obadiah G. Reid, Jun Liu, Fei Zhang, Steven P. Harvey, Zhen Li, Steven T. Christensen, Glenn Teeter, Dewei Zhao, Mowafak M. Al-Jassim, Maikel F. A. M. van Hest, Matthew C. Beard, Sean E. Shaheen, Joseph J. Berry, Yanfa Yan, Kai Zhu. Carrier lifetimes of >1 μs in Sn-Pb perovskites enable efficient all-perovskite tandem solar cells. Science, 2019; 364 (6439): 475 DOI: 10.1126/science.aav7911