#GeleceğinTrendleri: Güneş panelleri yeni malzeme karışımı ile bin kat güç sağlıyor

Alman güneş enerji branşı bir süredir yerinde saysa bile, fotovoltaik, CO2 emisyonlarını azaltma yolunda hala önemli bir yapı taşıdır. Buna istinaden teknoloji ve bilim güneş panellerine hala yatırım yapmaya devam ediyor, örneğin Martin Luther Üniversitesi Halle-Wittenberg’de (MLU).

Yeni yaklaşımları için araştırmacılar üç kristal malzemeyi birleştirdi. (Resim: Uni Halle / Yeseul Yun)

Halle-Wittenberg Üniversitesi’nden araştırmacılar umut verici sonuçlar sunuyor: Üç kristal katmanın bağlantısı fotovoltaik etkiyi önemli ölçüde arttırdı.

Oradaki araştırmacılar, güneş panelleri için fotovoltaik etkisini 1000 kat artıran yeni bir malzeme karışımı sundular. Bunu yapmak için, dönüşümlü olarak üst üste yerleştirdikleri baryum, stronsiyum ve kalsiyum titanat kristallerden örgü katmanlar oluşturdular. Sonuçlar yakın zamanda Science Advances dergisinde yayınlandı.

Araştırmacılar, verimliliği sınırlı olan geleneksel silikon yerine, “ferroelektrik”ler isminde malzemeyi kullanıyor. MLU’nun Sili-Nano Yenilik Yetkisi Merkezi’nden (Zentrum für Innovationskompetenz Sili-Nano) fizikçi Akash Bhatnagar, “Ferroelektrik, malzemenin alansal olarak ayrı pozitif ve negatif yüklere sahip olduğu anlamına gelir” diye açıklıyor. Silikonun aksine, ferroelektrik kristallerin fotovoltaik etki için pozitif veya negatif katkılı katmanlara ihtiyacı yoktur, bu da, uzmana göre, güneş modüllerinin üretimini önemli ölçüde kolaylaştırır.

Araştırmacılar bile şaşırdı

Etkiyi güçlendirmek için, bilim insanları sadece bir baryum titanat tabakası kullanmakla kalmadılar, aynı zamanda onu stronsiyum ve kalsiyum titanattan yapılmış iki paraelektrik tabakanın arasına yerleştirdiler. Bu amaçla kristaller, yüksek güçlü bir lazerle buharlaştırıldı ve tekrar taşıyıcı substratlar üzerine depolandı. Bu şekilde üretilen malzeme 500 katmandan oluşmakta ve yaklaşık 200 nanometre kalınlığındadır.

Lazer ışığıyla yapılan testlerde, uzmanların kendileri, malzeme karışımının tesirliliğine şaşırdılar. Elektronların akımı, saf baryum titanat ile yapılan ölçümlerin gösterdiğinden 1000 kata kadar daha güçlüydü. Bhatagnar, “Görünüşe göre, örgü katmanlarının etkileşimi önemli ölçüde daha yüksek bir geçirgenliğe yol açıyor – yani, ışık fotonlarının uyarması nedeniyle elektronlar çok daha kolay akabiliyor. Katman yapısı, tüm ısı aralıklarında saf ferroelektriklere göre daha yüksek verim gösteriyor. Kristaller ayrıca önemli ölçüde daha dayanıklı ve özel paketleme gerektirmiyor.” diyor Bhatagnar.

Bunun fotovoltaikte ne ölçüde bir atılım olduğu görülecektir. Çünkü öncelikle, daha malzemenin dayanıklılığı ve mukavemeti incelenmesi gerekmektedir, ilk testler nispeten yüksek bir sağlamlık seviyesi gösterse bile. Ölçümler bu etkinin çok güçlü olduğunu gösterdi: altı aylık bir süre boyunca neredeyse sabit kaldı. Ardından güçlü üretim ortakları ikna edilmesi ve kazanılması gerekir – deneyimler bu sürecin uzun zaman alabileceğini göstermiştir.

Şekil 1 Süper örgülerin yapısal karakterizasyonu.(A) SBC222 örneğinden elde edilen kesitsel STEM. (B) Taranan bölgenin bir bölümünden yüksek çözünürlüklü STEM. Şematik, birim hücrelerin düzenini gösterir. RSM, (C) BTO, (D) SBC555, (E) SBC252 ve (F) SBC222’de yaklaşık (103) yansıma elde etti. Yıldız ve sarı oklar, sırasıyla STO substratını ve SL’den uydu tepe noktalarını gösterir.

Nizamettin Karadaş

Bu yazı tweet zinciri olarak da yayınlandı:

#GeleceğinTrendleri:
Güneş panelleri: yeni malzeme karışımı bin kat güç sağlıyor

Alman güneş enerji branşı bir süredir yerinde saysa bile, fotovoltaik, CO2 emisyonlarını azaltma yolunda hala önemli bir yapı taşıdır. pic.twitter.com/Zdswfpc715
— @KpaxN (@kpaxn) August 11, 2021