Sonsuz Ark/ Evrensel Çerçeveye Yolculuk
"Projenin başlangıcında, dünyanın en iyi perovskite/organik tandem hücreleri yüzde 20 civarında bir verimliliğe sahipti. Wuppertal Üniversitesi'nin önderliğinde, Köln araştırmacıları, diğer proje ortaklarıyla birlikte, bu değeri benzeri görülmemiş bir yüzde 24'e çıkarmayı başardılar."
Researchers Set New World Record for Solar Cell Efficiency
Bir Alman araştırma ekibi, elektriğe dönüştürülen fotonların (yani elektronların) fraksiyonuna göre ölçülen yüzde 24 verimliliğe ulaşan bir tandem güneş pili geliştirdi. Bu, organik ve perovskit bazlı emicilerin kombinasyonu ile şimdiye kadar elde edilen en yüksek verimlilik olarak yeni bir dünya rekoru kırılması anlamına geliyor. Güneş pili, Köln Üniversitesi Fiziksel Kimya Enstitüsü'nden araştırmacılar ve Potsdam ve Tübingen Üniversitelerinin yanı sıra Helmholtz-Zentrum Berlin'den diğer proje ortaklarıyla birlikte Wuppertal Üniversitesi'ndeki Profesör Dr. Thomas Riedl'in grubu ve Düsseldorf'taki Max-Planck-Institut für Eisenforschng tarafından geliştirildi. Sonuçlar bugün (13 Nisan 2022) Nature'da "İndiyum oksit ara bağlantılı Perovskite/organik tandem güneş pilleri" başlığı altında yayınlandı.
Konvansiyonel güneş pili teknolojileri ağırlıklı olarak yarı iletken silikona dayalıdır ve artık "olabildiğince iyi" olarak kabul edilmektedir. Verimliliklerinde önemli gelişmeler -yani toplanan her bir watt güneş radyasyonu başına daha fazla watt elektrik gücü- pek beklenemez. Bu, enerji geçişine belirleyici bir katkı sağlayabilecek yeni güneş teknolojileri geliştirmeyi daha da gerekli kılıyor. Bu tür iki alternatif emici malzeme bu araştırmada birleştirilmiştir. Burada belirli koşullar altında elektriği iletebilen karbon bazlı bileşikler olan organik yarı iletkenler kullanılmıştır. Bunlar, mükemmel yarı iletken özelliklere sahip bir kurşun-halojen bileşiğine dayanan bir perovskit ile eşleştirilmiştir.
Perovskit ve Organik Soğuruculardan Oluşan Tandem Güneş Pili
Sol taraf, Wuppertal Üniversitesi'ndeki güneş simülatöründeki temaslı bir tandem güneş pilini, sağ taraf ise Köln Üniversitesi'ndeki fotoelektron spektroskopisini kullanarak enerji seviyelerini ölçmek için aparatı göstermektedir. Kaynak: sol: Cedric Kreusel, Wuppertal, sağ: Selina Olthof, Köln
Güneş ışığı farklı spektral bileşenlerden, yani renklerden oluştuğundan, verimli güneş pilleri bu güneş ışığının mümkün olduğunca çoğunu elektriğe dönüştürmek zorundadır. Bu, her biri güneş spektrumunun farklı aralıklarını emen güneş pilinde farklı yarı iletken malzemelerin bir araya getirildiği tandem hücreler olarak adlandırılan hücrelerle gerçekleştirilebilir. Mevcut çalışmada, organik yarı iletkenler, ışığın ultraviyole ve görünür kısımları için kullanılırken, perovskit yakın kızılöteside verimli bir şekilde emebilir. Benzer malzeme kombinasyonları geçmişte zaten araştırılmıştı, ancak şimdi araştırma ekibi performanslarını önemli ölçüde artırmayı başardı.
Projenin başlangıcında, dünyanın en iyi perovskite/organik tandem hücreleri yüzde 20 civarında bir verimliliğe sahipti. Wuppertal Üniversitesi'nin önderliğinde, Köln araştırmacıları, diğer proje ortaklarıyla birlikte, bu değeri benzeri görülmemiş bir yüzde 24'e çıkarmayı başardılar. Köln Üniversitesi Fiziksel Kimya Enstitüsü'nden Dr. Selina Olthof, “Böyle yüksek bir verim elde etmek için güneş pilleri içindeki malzemeler arasındaki arayüzlerdeki kayıpların en aza indirilmesi gerekiyordu” diyor. "Bu sorunu çözmek için Wuppertal'daki grup, organik alt hücre ile perovskit alt hücreyi elektronik ve optik olarak birleştiren sözde bir ara bağlantı geliştirdi."
Ara bağlantı olarak, kayıpları mümkün olduğunca düşük tutmak için güneş piline yalnızca 1,5 nanometre kalınlığında ince bir indiyum oksit tabakası entegre edildi. Köln'deki araştırmacılar, kayıp süreçlerini belirlemek ve bileşenleri daha da optimize etmek için arayüzlerin ve ara bağlantıların enerjik ve elektriksel özelliklerini değerlendirmede önemli bir rol oynadı. Wuppertal'deki grup tarafından yapılan simülasyonlar, gelecekte bu yaklaşımla yüzde 30'dan fazla verimliliğe sahip tandem hücrelerin elde edilebileceğini gösterdi.
University Of Cologne (Köln), 13 Nisan 2022, SciTechDaily
Mustafa Tamer, 27.07.2022, Sonsuz Ark, Çeviri, Bilim ve Teknoloji, Aklın Merdivenleri
Referans: “İndiyum oksit ara bağlantılı Perovskite/organik tandem güneş pilleri” 13 Nisan 2022, Nature. DOI: 10.1038/s41586-022-04455-0
- Sonsuz Ark'ta yayınlanan yazılardan yazarları sorumludur.
- Sonsuz Ark linki verilerek kısmen alıntı yapılabilir.
- Sonsuz Ark yayınları Sonsuz Ark manifestosuna aykırı yayın yapan sitelerde yayınlanamaz.
- Sonsuz Ark Yayınlarının Kullanımına İlişkin Önemli Duyuru için lütfen tıklayınız.