Yenilenebilir enerji dünyasını yeniden şekillendirebilecek çığır açıcı bir başarı ile Çinli araştırmacılardan oluşan bir ekip, göz kamaştırıcı verimliliğe, benzeri görülmemiş stabiliteye ve daha uzun hizmet ömrüne sahip yeni bir tür güneş pili geliştirdi.
Ekibe göre teknoloji aynı zamanda enerji maliyetlerini mevcut silikon bazlı güneş pillerinin dörtte birine kadar düşürebilecek.
Çin’in yeni güneş pili projesi: Perovskit
Yeni güneş pillerinde düşük maliyetli, kolayca bulunabilen inorganik bir malzeme olan perovskit kullanıyor. Perovskit güneş ışığına maruz kaldığında güneş enerjisini geleneksel güneş panellerine benzer şekilde ancak daha yüksek verimlilikle elektriğe dönüştürüyor.
Perovskit güneş pilleri (PSC’ler) uzun süredir silikon bazlı hücrelerin verimlilik sınırlarını aşma konusunda umut vaat etse de termal ve kimyasal stabiliteleri sorunluydu. Tipik olarak oksijene ve neme maruz kaldıklarında veya yüksek sıcaklıklarda çalıştırıldıklarında hızla bozuluyorlardı.
Yapılan araştırmalara göre yeni geliştirilen perovskit güneş pili yüzde 25,6’lık bir güç dönüşüm verimliliğine (PCE) sahip. Etkileyici bir şekilde, 65 santigrat derecede 1.200 saatlik çalışmanın ardından başlangıçtaki verimliliğinin yüzde 90’ından fazlasını koruduğu açıklandı.
Hong Kong Şehir Üniversitesi’nden Profesör Zhu Zonglong’un Huazhong Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden Li Zhongan ile işbirliği içinde öncülük ettiği araştırma, Science dergisinde 20 Ekim’de yayınlandı.
Ekip makalede, düşüncelerini şu şekilde dile getirdi
“Çalışmamız verimli ve istikrarlı PSC’lerin tasarımı için teorik rehberlik sağlıyor ve ticari olarak mevcut PSC’lere kolay erişimin yolunu açıyor.”
Ekibin buluşu, fotoaktif katman ile güneş pilinin anodu arasındaki ara yüzey katmanının geliştirilmesinde yatmakta. Kendiliğinden birleşen tek katmanların (SAM’ler) bir arayüz katmanı olarak kullanılmasının genel olarak PCE’yi yüzde 25’in üzerine çıkardığını gösteren bir çalışmada bulunuyor. Ancak SAM, monomoleküler yapısıyla yalnızca 1-2 nm kalınlığındadır ve yüksek sıcaklıklarda kolayca ayrışır.
Zhu konuyla ilgili şöyle diyor:
”SAM’ı benzersiz bir üç boyutlu yapıda tasarladık ve hem termal hem de kimyasal stabiliteyi arttırmak için onu stabil bir nikel oksit filme sabitledik. Bu gelişme, hücrenin yaşam boyu performansını ve enerji dönüşüm yeteneklerini etkili bir şekilde artırıyor. Laboratuvarda test edilen cihazlar nispeten küçük olmasına rağmen, üretim yöntemleri basit ve yüksek düzeyde ölçeklenebilir; bu da büyük ölçekli üretime uygunluğu gösteriyor. Yeni güneş pillerimiz için Seviyelendirilmiş Elektrik Maliyetinin (LCOE) MWh başına 5,45 ABD Doları kadar düşük olabileceğini, silikon bazlı güneş pilleri için MWh başına 24 ABD Dolarından önemli ölçüde daha düşük olabileceğini tahmin ediyoruz.”
Gümrük verilerine göre Çin, 2022’de dört milyardan fazla güneş pili ihraç ederek, toplam 46,38 milyar ABD doları ihracat değeriyle halihazırda fotovoltaik (PV) endüstrisinde lider konumda yer alıyor. Çin Fotovoltaik Endüstrisi Birliği’nin (CPIA) web sitesine göre, Çin PV endüstrisinin küresel pazar payı, hammaddeden üretim ekipmanına kadar her açıdan yüzde 80’i aşıyor.
CPIA sözcüsü Liu Yiyang Ağustos ayında yaptığı açıklamada, Çin’in güneş enerjisi endüstrisinin iklim değişikliğiyle mücadele etmek ve ekonomik büyümeyi artırmak için daha fazla çaba göstermeye istekli olduğunu söyledi.
“Küresel enerji manzarası, güneş ve rüzgar enerjisine öncelik verecek şekilde değişiyor. Güneş enerjisi , son on yılda maliyetlerin yüzde 90’ın üzerinde düşmesiyle dünya çapında en ucuz enerji kaynağı haline geldi.
Profesör Zhu, PSC’lerin geniş uygulamalara sahip olduğuna inanıyor.
“İlgili araştırmalar nispeten geç başlamış olsa da, perovskit güneş pilleri son yıllarda stabilite ve kullanım ömrü açısından önemli ilerlemeler kaydetti; düşük sıcaklıklarda yalnızca birkaç saatten yüksek sıcaklıklarda binlerce saate ulaştı. PSC’ler daha karanlık koşullarda kullanılabilir ve modifikasyon yoluyla farklı dalga boylarındaki ışığı emebilirler. Bu üstün çok yönlülük, onları esnek cihazlarda, şeffaf güneş pillerinde, iki yüzeyli güneş pillerinde ve iç mekan fotovoltaiklerinde kullanım için ideal kılar. Ayrıca geleneksel silikon hücrelere göre daha uygun maliyetli ve çevre dostudurlar, bu da fotovoltaik endüstrisinin çevresel etkisini azaltmaya yardımcı olacaktır.”
Bu arada Sealand Securities’ten bir araştırmacı, perovskit hücrelerinin daha geniş çapta kullanılabilmesi için hâlâ çalışmaya ihtiyaç olduğunu söyledi.
İsmini vermek istemeyen araştırmacı, şöyle konuştu:
“Perovskit güneş pillerinin yaygın olarak kullanılması için endüstrinin onları daha istikrarlı ve uzun ömürlü hale getirmesi, büyük, yüksek kaliteli paneller üretmesi ve sübvansiyonlar veya vergi indirimleri gibi devlet desteği alması gerekiyor.”
Zhu, teknoloji olgunlaştığında perovskitin küresel fotovoltaik pazarında, özellikle de Çin’de yeni bir büyüme dalgasına yol açabileceğine inanıyor.
İlginizi çekebilir: Microsoft, sürdürülebilir jet yakıtına yatırım yapıyor
