Yeşil Enerji

Daha Ucuz Ve Esnek Güneş Pillerine Doğru

Perovskite bazlı güneş pilleri hakkında sevilecek çok şey var. Üretilmesi basit ve ucuzdur, çok çeşitli kurulum yöntemleri içeren esneklik sunar.

Son yıllarda geleneksel silikon bazlı hücrelere benzer miktarda enerji verimliliklerine ulaşmıştır. Ancak perovskite bazlı enerji cihazlarının nasıl üretileceğini bulmak birkaç aydan daha uzun zaman aldı.

Georgia Teknoloji Enstitüsü, Kaliforniya Üniversitesi San Diego ve Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nden araştırmacılar, perovskite güneş pilleri* hakkında daha iyi performans gösteren cihazlara yol açabilecek yeni bulgular yayınladılar.

Georgia Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Yüksek Okulu’nda Yardımcı Doçent Juan-Pablo Correa-Baena: “Perovskite güneş pilleri, çok hafif olmaları ve esnek plastik yüzeylerle üretilebilmeleri için birçok potansiyel avantaj sunuyor. Piyasada hali hazırda yer alan silikon bazlı güneş pilleriyle rekabet edebilmek için daha verimli olmaları gerekiyor.”

8 Şubat tarihinde Science dergisinde yayınlanan ve ABD Bakanlığı Enerji ile Ulusal Bilim Vakfı tarafından finanse edilen çalışmada araştırmacılar, alkali metalin geleneksel perovsitlere eklenmesinin daha iyi performansa yol açtığı mekanizmaları daha ayrıntılı olarak açıkladı.

Kaliforniya San Diego Üniversitesi Nanomühendislik Profesörü David Fenning: “Perovskite güneş enerjisindeki oyunu gerçekten değiştirebilir. Performanstan vazgeçmeden maliyetleri düşürme potansiyeline sahipler. Ancak bu malzemeler hakkında temel olarak öğrenecek çok şey var.”

Üçlü Kristal Yapı

Perovskite kristallerini anlamak için, kristal yapısını bir üçlü olarak düşünmek faydalı olacaktır. Bu üçlünün birisi tipik olarak öncü elemandır. İkincisi tipik olarak, metilamonyum gibi bir organik bileşen olan bir asitten yapılır ve üçüncüsü ise genellikle brom ve iyot gibi başka halojen tuzlarından oluşur.

Son yıllarda, araştırmacılar yapının ana bileşenine iyot ve brom ekleyerek, elde edilen verimi arttırmak için farklı yöntemler test etmeye odaklanmışlardır. Daha sonra, tipik olarak organik moleküller tarafından işgal edilen perovskite kısmına sezyum ve rubidyumun konulmasını denediler.

Correa-Baena: “Daha önceki çalışmalardan, karışık bir brom ve iyot kurşun perovskite sezyum ve rubidyum eklenmesinin daha iyi stabilite ve daha yüksek performansa yol açtığını biliyorduk.”

Ancak bu alkali metallerin ilave edilmesinin perovskitlerin performansını arttırdığı hakkında çok az şey biliniyordu. Bunun neden işe yaradığını tam olarak anlamak için araştırmacılar, nano ölçeklideki perovskitleri incelemek için yüksek yoğunluklu X-ışını haritalaması kullandılar.

UC San Diego Nanomühendislik Bölümü Doktora Öğrencisi Yanqi (Grace) Luo: “Perovskite materyali içindeki kompozisyona bakarak, her bir elemanın cihazın performansını arttırmada nasıl bir rol oynadığını görebiliriz.”

Sezyum ve rubidyumun karışık brom ve iyot kurşun perovskite eklendiğinde bromin ve iyodin birlikte homojen bir şekilde karışmasına neden olduğunu ve bu katkı maddelerinin olmadığı maddelere göre yüzde 2’ye kadar daha yüksek dönüşüm verimliliği sağladığını keşfetmişlerdir.

Güneş Hücresinde “Ölü Bölgeler”

Fenning: “Kimyadaki ve yapıdaki tek biçimliliğin, bir perovskite güneş hücresinin en yüksek potansiyele sahip olmasına yardım eden şey olduğunu gördük. Omurgada herhangi bir heterojenlik, zincirdeki zayıf bir bağ gibi.”

Buna rağmen, araştırmacılar ayrıca rubidyum veya sezyum ekleyerek bromin ve iyodinin homojen hale gelmesine neden olurken, kendi katyonları içindeki halojenür metallerin kendilerini, hiç akıntı üretmeyen güneş hücresinde inaktif “ölü bölgeler” yaratarak, oldukça kümelenmiş kaldıklarını gözlemlediler.

Fenning,: “Bu şaşırtıcıydı. Bu ölü bölgelere sahip olmak, genellikle bir güneş hücresini öldürür. Diğer malzemelerde, elektronları diğer bölgelerden emen kara delikler gibi hareket ederler ve asla gitmelerine izin vermezler, böylece akım ve gerilimi kaybedersiniz. Ancak bu perovskitlerde, rubidyum ve sezyum etrafındaki ölü bölgelerin güneş hücresi performansına zarar vermediğini gördük. Bu durum, söz konusu malzemelerin ne kadar sağlam olduğunu ve aynı zamanda iyileştirme için daha da fazla fırsat olduğunu gösteriyor.”

Bulgular, perovskite tabanlı cihazların nano ölçekte nasıl çalıştığını ve gelecekteki gelişmelere zemin hazırlayabileceklerini anlamaya katkıda bulunuyor.

Correa-Baena: “Çalışmada perovskite bazlı piller için denenen malzemeler oldukça uygun maliyetli ve yüksek performansa sahip. Çalışma bulguları fotovoltaik panellerin geniş bir şekilde konuşlandırıldığının kesinleşmesini sağlıyor. İklim değişikliği sorunlarını dengelemeye çalışmak istiyoruz, bu nedenle fikir fotovoltaik hücrelerin mümkün olduğunca ucuz olması.”

 

*Perovskite Bazlı Güneş Pilleri: Perovskite, CaTiO3 kimyasal formülüne sahip bir kalsiyum titanyum oksit mineralidir. Güneş pili yapımında kullanılan hafif aktif tabaka olarak perovskite yapılı bir bileşik, en yaygın olarak hibrit bir organik-inorganik kurşun veya kalay halojenür bazlı bir malzeme içeren bir güneş pili türüdür. Metilamonyum kurşun halojenürleri ve tamamen inorganik sezyum kurşun halojenür gibi Perovskite malzemeleri, üretimi ucuz ve üretimi kolaydır.

Kaynak:
sciencedaily
Etiketler
1 Oy2 Oy3 Oy4 Oy5 Oy (3 oy verildi, Ortalama: 5 üzerinden 5,00 oy )
Loading...

Benzer Makaleler

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Close