Esnek, üretimi ucuz ve basit olması nedeniyle perovskit güneş hücreleri güncel güneş enerjisi çalışmalarında en güzde materyaller olmuş durumdalar. Avustralya, Sidney’deki New South Wales Üniversitesi mühendisleri perovskit güneş hücrelerinin verimliliklerinde yeni bir dünya rekoru kırdı.

2 Aralık Cuma günü Canberra’daki Asya-Pasifik Güneş Araştırmaları Konferansı’nda konuşan, Avustralya Gelişmiş Fotovoltaik Merkezi (ACAP) ‘nden Kıdemli Araştırmacı Anita Ho-Baillie, UNSW’deki ekibinin şimdiye kadarki en büyük perovskit güneş hücreleriyle en yüksek verimlilik derecesine ulaştıklarını açıkladı.

Perovskit güneş hücreleri verimlilikleri %12.1’e ulaştı

% 12,1’lik verimlilik, en büyük tekli perovskit fotovoltaik hücre olan 16 cm2‘lik bir perovskit güneş hücresinden en yüksek enerji dönüşüm verimi olarak sertifikalandırılmış ve bağımsız Bozeman, Montana’daki Newport Corp uluslararası test merkezi tarafından onaylanmıştır. Yeni hücre, kayıtlarda mevcut sertifikalı yüksek verimli perovskit güneş pillerinden en az 10 kat daha büyüktur.

Ekip ayrıca 1.2 cm2 tekli perovskite hücrelerinde %18 ve 16.8 cm2‘lik dört hücreli bir perovskite mini modül için de %11.5’lik bir enerji dönüşüm verimine ulaştı. Bu verimlilik değerleri de bağımsız Newport tarafından onaylandı.

Araştırmacı Ho-Baillie, “Bu alan, gelişmiş fotovoltaik tasarımların büyük bir yarış içerisinde olduğu rekabetçi bir alan” dedi ve sözlerine ekledi, “Perovskitler, %3.8’lik enerji dönüşüm verimleriyle ilk defa 2009’da karşımıza çıktılar ve o günden bu güne büyük bir sıçrama yaptılar. Bu sonuçlar, UNSW’yi dünyadaki en gelişmiş, yüksek performanslı perovskit güneş hücrelerini üreten en iyi gruplar arasına sokuyor. Bence bir yıl içinde %24’e varabiliriz.” dedi.

Perovskit nasıl bir malzemedir?

Perovskit, hibrit bir organik-inorganik kurşun veya kalay halojenür bazlı, ışıktan enerji üretebilen aktif bir katman olarak işlev gören yapılandırılmış bir bileşiktir. Şimdiye kadarki en hızlı gelişen güneş enerjisi teknolojisi olup, oldukça caziptir çünkü bileşimi üretmek ucuzdur ve basittir ve hatta yüzeylere püskürtülebilir.

Ho-Baillie ayrıca, “Çözünür perovskit çözeltisinin çok yönlülüğü, püskürtme-kaplama, baskı veya güneş pilleri üzerine boya yapılmasını mümkün kılmaktadır. Kimyasal bileşimlerin çeşitliliği, hücrelerin şeffaf olmasını veya farklı renklerden oluşmasını sağlıyor. Binaların, cihazların ve arabaların her bir yüzeyini güneş hücreleri ile kaplayabileceğinizi hayal edin.” dedi.

Dünyadaki ticari güneş pillerinin çoğu yüksek saflıktaki kristal silisyumdan yapılmış en yüksek verimli ticari silisyum hücreleri (PERC hücreleri olarak bilinir ve UNSW’de icat edilmiştir) gibi, 800°C’ın üzerinde çoklu yüksek sıcaklık kademelerinde pişirilmesi gerekmektedir. Öte yandan, perovskitler düşük sıcaklıklarda üretiliebilirler ve silisyum hücrelere göre 200 kat daha incedirler.

Her ne kadar perovskitler maliyet verimli güneş enerjisi vaat etseler de, dalgalanan sıcaklıklara ve neme maruz kalmaktadırlar. Bu da onların korunmadan sadece bir kaç ay dayanmalarına neden olmaktadır. Dünyadaki diğer araştırma gruplarıyla birlikte Ho-Baillie’de dayanıklılığı uzatmaya çalışıyor. Bilim adamlarının silisyum ile 40 yılı aşkın süredir öğrendikleriyle bu süreyi uzatabileceklerine eminiz.

Bununla birlikte güneş hücrelerinin onları cazip kılan elektriğin olmadığı ya da zayıf olduğu gölgelerde aydınlatma, cihazları şarj etme, düşük maliyetli elektrik üretimi gibi bir çok uygulamalrı da mevcuttur. Ayrıca perovskit güneş hücreleri güncel fotovoltaik teknolojileri arasında en yüksek güç/ağırlık oranına sahip teknolojidir.

Gelecek hedef %26 verimlilik

ACAP Direktörü ve Ho-Baillie’nin danışmanı Martin Green, “Perovskitlerin avantajlarını değerlendireceğiz, daha geniş alanlara uygulamak ve hücre dayanıklılığını artırmak gibi ticarileştirme için önemli olan konular üzerinde çalışmaya devam edeceğiz” dedi ve projenin amacının perovskite güneş hücresi verimliliğini %26’ya yükseltmek olduğunu ekledi.

Araştırma, Avustralya Yenilenebilir Enerji Ajansı’nın (ARENA) “güneş mükemmellik” girişimi aracılığıyla 3.6 milyon dolarlık finansmanla desteklenen bir işbirliğinin parçası. ARENA’nın CEO’su Ivor Frischknecht, başarıda ilk aşamalardaki yenilenebilir enerji teknolojilerinin desteklenmesinin önemini gösterdiğini söyledi.

Perovskitler nasıl üretiliyorlar?

Bir perovskit güneş pilleri yapmak için, mühendisler kristalleri “perovskit” olarak bilinen ve adını onu keşfeden Rus mineralojisti Lev Perovski’den alan bir yapıya dönüştürürler, önce bir bileşim maddesini bir sıvıda eritip “mürekkep” haline getirirler, daha sonra bunu elektriği iletebilen özel bir cam üzerine bırakırlar. Mürekkep kuruyunca hafif ısı uygulandığında camın üstünde kristalleşen ince bir filmin gerisinde bırakarak ince bir perovskit kristali tabakası oluşturur.

İşin zor kısmı, güneş hücresinin maksimum miktarda ışığı absorbe edebileceği ince bir kristal perovskit filmi üretme kısmı. Dünya çapında mühendisler fotovoltaik verimleri artırmak için büyük kristal taneleri olan pürüzsüz ve düzenli perovskit tabakaları oluşturmak için çalışıyorlar.

2004’te UNSW’de doktorasını tamamlayan Ho-Baillie, güneş hücrelerini Sydney, Şanghay ve Hong Kong’da su yollarında çalışan ticari amaçlı deniz feribotlarına entegre eden Avustralyalı bir şirket olan Solar Sailor’un eski bir şef mühendisiydi.

Australya Gelişmiş Fotovoltaik Merkezi, ortakları Queensland Üniversitesi, Monash Üniversitesi, Avustralya Ulusal Üniversitesi, Melbourne Üniversitesi ve CSIRO Manufacturing Flagship olan UNSW’de kurulu ulusal bir araştırma işbirliği içindir. İşbirliği, ARENA tarafından verilen yıllık hibe ile finanse edilir ve ortak ülkeler Arizona Devlet Üniversitesi, Suntech Power ve Trina Solar’dır.

Yorum Yapın

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here