Güneş Panellerinde Yeni Bir Çağ

Oxford PV’nin geliştirdiği perovskit filmlerle oluşturulacak güneş panelleriyle enerji verimliliğinde yeni bir döneme geçilmesi hedefleniyor. Detaylar haberimizde.

A- A+

09.01.2019 tarihli yazı 6027 kez okunmuştur.

Perovskit, CaTiO₃ kimyasal formülüne sahip, 1839'da Rusya'nın Ural Dağları'nda keşfedilen bir kalsiyum titanyum oksit mineralidir. Güneş panellerinde kullanımı için uygulanan işlemlerle bu mineral; yaklaşık 500 nm'lik ultra ince filmler haline getirildi ve bu ince filmler düşük maliyetli, yüksek verimliliğe sahipler.

İlk perovskit film kullanılan güneş panelleri, Japonya'da Toin Üniversitesi'ndeki Tsutomu Miyasaka araştırma ekibi tarafından 10 yıl önce üretildi. Ancak bu ilk laboratuvar prototipleri uzun süreli sıcaklığa dayanamıyordu ve sadece %3.8'lik bir verime sahipti.

►İlginizi Çekebilir: Türkiye'nin En Büyük Güneş Enerji Santrali Konya'da Kuruluyor

Oxford Üniversitesi tarafından ticari amaçlı kurulan ve 2012’den beri perovskit-silikon ikilisinden oluşan güneş panelleri geliştiren Oxford PV adlı şirket %28’lik bir verime ulaşarak %26.7 barajını geçti ve kendi çapında yeni bir rekora imza attı. Şirket yetkilileri yakın zamanda %30 verime ulaşabileceklerini ve perovskit filmlerin standart güneş panellerine kolayca entegre edilebilecek şekilde tasarlandığını ifade ettiler.

Bu yeniliği bu kadar önemli kılan nokta ise 183 milyar dolarlık bir hacme sahip olan güneş paneli piyasasını yeni bir boyuta taşıyor olması. 7 yıl öncesine kadar perovskit filmlerin güneş enerjisi endüstrisinde var olmamasına karşın şimdi onlarca firma teknolojiyi pazara sunmak için yarışıyor. Dünya çapındaki yüzlerce araştırmacı, yeni perovskit materyalleri ve işleme yöntemleri üzerinde çalışıyor. 2018 yılında bu konu hakkında yazılan 5000’e yakın akademik makale de bunun bir göstergesi.

►İlginizi Çekebilir: Elektrik Motorlarında Enerji Verimliliğini Artırma Yolları

İngiltere Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı'nda (NREL) perovskit araştırmalarını yöneten Joseph Berry’e göre silikonun bu kadar yaygın bir malzeme haline gelmesinin nedeni, yarı iletken teknolojisi için silikon adına harcanan toplam AR-GE masraflarının fazla olmasından kaynaklandığını belirtiyor. Buna ek olarak perovskitin özelliklerinin aktif bir şekilde kullanılabilmesi için bileşime eklenecek olan silikonun saf ve mükemmel olması gerekiyor. Perovskit ayrıca esnek olduğu için rulo halinde üretilebiliyor bu da üretim maliyetlerini azaltıyor.

Perovskit Filmli Paneller Neden Daha Verimli?

Güneş ışığı Oxford PV’nin ürettiği silikon-perovskit hücresine girdiğinde, fotonlar şeffaf bir elektrot katmandan geçiyor ve ardından spektrumun mavi ucuna doğru, silikonun absorbe ettiği dalga boylarından daha kısa dalga boylarını emen perovskit katmanına vuruyor. Emilmeyen fotonlar daha sonra ince bir birleşim katmanından geçerek biraz daha uzun dalga boylarını absorbe eden silikon katmanıyla karşılaşıyor. Sonuç olarak daha geniş bir spektrumdaki dalgalar emilerek klasik güneş panellerinden daha yüksek bir verim elde ediliyor.

►İlginizi Çekebilir: Akıllı Solar Pencereler için Silikon Nanoteller Geliştirildi

Oxford PV teknolojiden sorumlu başkanı Chris Case’e göre % 30 verimli bir silikon-perovskit hücre yapmak için, yalnızca yüzde %15-%17 verim aralığındaki bir perovskit katmanına ve % 20 verimli bir normal silikon katmanına ihtiyaçları olduğunu belirtiyor. Eylül ayında şirket Oxford Üniversitesi ile %37 verimlilik elde etmeyi hedefleyen 5 milyon pound bütçeli, beş yıllık bir AR-GE programı başlattı. Program başarılı olursa bugünün klasik panellerinin güç dönüştürme yeteneğinin neredeyse iki katına ulaşılacak. Oxford PV bunu başaramasa bile muhtemelen başka bir şirket başaracak.

Oxford PV, perovskit-silikon bileşimi üzerinde çalışan tek kuruluş değil, Japonya'dan Toshiba ve Panasonic ile Stanford’un kurduğu Tandem PV firmaları örnek olarak sayılabilir. Ayrıca Polonya’nın Saule Technologies, Çin’in Wonder Solar ve Microquanta Semiconductor ve ABD’nin Energy Material Corporation gibi pek çok şirket saf perovskit güneş panelleri geliştirmeye devam ediyor.

Yazar: Kenan Altunbaş

Kaynak:

►spectrum.ieee.org