Güneş Enerjisinde Yeni Gelişmeler

Güneş enerjisinin hem daha verimli çalışmasını sağlamak hem de maliyetini düşürmek için bilim dünyasında çeşitli çalışmalar yapılmaktadır. Son yapılan bir yenilikle bu hedeflere ulaşma yolunda büyük adım atıldı.

A- A+

08.03.2020 tarihli yazı 10101 kez okunmuştur.

Güneş Enerjisi Verim Maliyet Yenilenebilir Enerji

Golden Colo'daki Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuarı'nda (NREL) araştırmacılar, güneş enerjisi teknolojisinde yaptıkları gelişmeleri Çevre Gazetecileri Derneği’nin yıllık toplantısında sundular. Sunumlara göre yapılan son iki yenilik güneş enerjisindeki beklentileri karşılayabilir. Son 10 yıldır kullanılan kristal tipi panellere göre tasarlanan yenilikler bu panellerde bulunan olumsuz özellikleri ortadan kaldırmaya yönelik çalışıyor. Panellerdeki tasarımlarda yapılacak değişikliklerle daha verimli ve daha az maliyetli bir kullanım ortaya çıkabilir.

Fotovoltaik paneller diğer adıyla solar paneller güneş ışığının elektriğe dönmesini sağlar. Yeni panel tipinde kullanılan malzemelerle enerjiden daha fazla faydalanmak mümkün. Diğer bir yenilik ise panelde kullanılacak olan malzemenin katmanlarını sandviç haline getirmeyi kolaylaştırır. Her katmanın farklı dalga boylarına ya da güneş ışığının değişik kısımlarına daha çok duyarlıdır ve katmanların sandviç haline getirilmesi güneşten gelen ışığın daha fazla toplanması anlamına gelir.

►İlginizi Çekebilir: Güneş Enerjisi ile Havuz Suyu Nasıl Isıtılır?

Sanayide yapılan güneş panelleri genel olarak ince ama sert silikon devre levhalarından (Wafer) yapılmıştır. Temeli kum olan silikon maliyet olarak uygundur ancak silikondan devre levhası yapmak ucuz değildir. Bu yüzden silikon devre levhaları, dikkatli bir şekilde ve uygun ortamlar yapılmalıdır. Yeni güneş panellerinde perovskites adlı bir kimyasal bileşenden oluşmuş kristaller kullanılacaktır. Bu kristallerin içeriğinde brom, iyot gibi özelliklere sahip element, metal ve çeşitli bileşenler bulunmaktadır.

Sıvı haline getirilen bu bileşenler sıvıların en bilindik özelliği olan akışkanlık özelliğine sahiptir yani bulunduğu ortama göre istenildiği gibi hareket ettirilebilir. Yapılacak olan sistemde bu sıvı karışımı bir yüzeye boyanacaktır. Hızlı bir şekilde kuruyan bu karışım, kristalleri oluşturacaktır. Böylece silikondan yapılmış panellerden daha hızlı bir şekilde hazırlanması mümkün hale gelecektir. Ayrıca silikon tipli panellerdeki sertlik dezavantajnın da ortadan kalkmasını sağlar. Yani perovskit sıvısıyla yapılan güneş panellerinin esneklik katsayısı daha fazladır.

►İlginizi Çekebilir: Erzincan Havalimanı'na Güneş Enerjisi Verecek Proje Açıldı

Fotovoltaik paneller genel olarak belirli bir seviyedeki güneş ışığının dalga boylarında daha verimli olurlar. Panellerde kullanılan malzemelerin çeşidi elde edilen verimin boyutunu gösterir. Örnek vermek gerekirsek kurşun temelli perovskit kristalleri, koyu kırmızıya kadar varan kızılötesi dalga boylarında daha çok verim sağlar. NREL’de çalışan fizikçi bilim insanı Joe Berry ve ekibi kalay bazlı perovskitlerin enerjisi düşük kızılötesi dalga boylarında çalışabileceğini yapılan deneyler sayesinde öğrendiler. Ancak yeterli verim sağlanamadı. Bunun sebebi kullanılan malzemenin hızlı bir şekilde bozulmasıydı. Ayrıca kristaller ve diğer malzemeler arasındaki temassızlığında büyük bir sorun olduğunu anladılar.

Bunu düzeltmek için birkaç farklı yöntem deneyen Joe Berry ve ekibi en iyi yöntemin yapılan malzemeye guanidinyum tiyosiyanat adlı bir kimyasal eklenmesi olduğunu ortaya çıkardılar. Bu kimyasalın genelde kullanım alanı biyokimyacılar tarafından genetik materyallerin parçalarını koruma olarak kullanmasıdır. Berry ve ekibi ise bu kimyasalı temas sıkıntısının giderilmesi için kullandı. Ayrıca en son ortaya çıkarılan malzemeyle güneş ışınlarının güneş panelleri tarafından daha çok emilmesi de büyük bir avantaj. Böylece bu düzeltmelerle güneş enerjisinden elektrik üretme şansı daha da çoğalmış durumda.

Çok katmanlı fotovoltaik paneller üzerinde de çalışan Joe Berry ve ekibi, geliştirdikleri kalay temelli kristaller ile katman hazırladı ve yanına da kurşun bazlı bir tabaka kullandı. Çünkü kurşun bazlı kristaller kalay temelli kristallerin verim elde edemediği ışığın diğer dalga boylarına duyarlı bir şekilde çalışmaktadır. Böylece çift taraflı yani sandviç şeklinde bir panel tasarımıyla elde edilen toplam verim yüzde 25’e kadar çıkabilir.

Bilimsel bir çalışmada sürekli bir sorun çıkması normaldir. Berry ve diğer bilim insanları da yaptıkları çalışmada yeni bir sorunlar karşılaştılar. Bu seferki sorun ise yeni yapılan kristallerin bulunduğu panellerde üst tabakada bulunan çözeltinin alt tabakayı bozmasıydı. Bu sorunu çözmek için uğraşan ekip çareyi iki tabaka arasına nanometre yani bir metrenin milyarda biri kalınlıktaki bir bölücü koymakta buldular. Nano-bölücü adını verdikleri bu malzemeyle panelde bulunan malzemenin üst katmanıyla alt katmanı arasındaki temas sorununu çözdüler.

►İlginizi Çekebilir: Güneş Enerjisinde Elektrik Üretebilen Akü Geliştirildi

Bilimin adım adım ilerlediğine dikkat çeken proje çalışanı David Moore, şimdiki en büyük sıkıntının yeni panellerin koruması olduğunu söyledi. Silikon kullanılmış güneş pillerinin çalışma süresi 20 yıl ya da daha fazladır. Ancak perovskit kristalli güneş pilleri o kadar dayanıklı değil. Nem, oksijenin verdiği hasarlar gibi çeşitli faktörler pillerdeki kristallerin verimliliğini azaltabilir. Ve belli bir süre sonrada çalışmayı tamamen durdurmasına sebep olurlar. Ama birkaç yıl öncesine kadar bu malzemelerin çalışma süresi birkaç saatti. Yapılan çalışmalar sayesinde bu süre bir seneye kadar çıkartıldı. Ve hala devam etmekte olan çalışmalar ile perovskit bazlı panellerden çok daha uzun bir süre faydalanmanın mümkün olduğu tahmin edilebilir.

Enerji uzmanlarının yaptıkları araştırmalar neticesinde 2050 yılına kadar dünyanın enerji ihtiyacının yüzde 50 kadar artması öngörülüyor. Fosil yakıtlarının bir son kullanma tarihi var ve hiç bitmeyen kaynaklar olan güneş, rüzgar gibi kaynaklardan daha fazla faydalanmamız gerekir. Yazımızda anlattığımız inovasyonla güneş enerjisinde büyük adımlar atıldığını anlıyoruz.

►sciencenewsforstudents