Araştırmacılar, rubidyumu kilitlemek için kafes gerginliğini kullanarak enerji kaybını azalttılar ve perovskit güneş hücrelerinin verimliliğini teorik sınırlarının %93,5’ine çıkardılar.
Güneş hücreleri kafeste daha yüksek üretim yaptı
İsviçreli bilim insanları, perovskit güneş hücrelerinin performansını artırmak için rubidyum (Rb) maddesini malzemeye sabitleyerek enerji kaybını önemli ölçüde azaltan ve verimliliği artıran yeni bir yöntem keşfettiler. İsviçre Lozan Federal Teknoloji Enstitüsü’nden (EPFL) Dr. Lukas Pfeifer ve Dr. Likai Zheng liderliğindeki ekip, kafes gerilimi uygulayarak rubidyum iyonlarını perovskitin kristal çerçevesine kilitlemeyi başardı. Perovskit, güneş pili uygulamalarında yüksek verimlilik ve düşük üretim maliyetleriyle bilinen bir malzeme grubu.
Atomik yapıdaki kontrollü bozulmadan yararlanılarak geliştirilen öncü yaklaşım, yalnızca geniş bant aralıklı (WBG) malzemeyi stabilize etmekle kalmayıp aynı zamanda enerji kaybının önemli bir nedeni olan radyasyon dışı rekombinasyonu keserek verimliliği de artırdı. Dünya’nın her gün toplam elektrik kullanımından yaklaşık 200.000 kat daha fazla güneş enerjisi almasıyla, fosil yakıtlara olan bağımlılığı azaltmak için önemli bir çözüm olarak ortaya çıkıyor. Güneş paneli verimliliğini artırmak bir zorluk olmaya devam ederken, perovskit güneş hücreleri ( PSC’ler ) alanı dönüştürerek verimlilikte hızlı iyileştirmeler ve uygun fiyatlı üretim potansiyeli gösterdi. Ancak PSC’lerin geliştirilmesi, esas olarak yüksek enerjili ışığı emen ve genel verimliliği artıran temel yarı iletkenler olan geniş bant aralıklı (WBG) malzemelerle optimize edilmesindeki zorluklardan dolayı enerji kaybı ve kararlılık sorunları nedeniyle engellenmeye devam ediyor.
Yüksek enerjili ışığı emerken düşük enerjili ışığın geçmesine izin veren geniş bant aralıklı malzemeler, enerji yakalamada önemli kazanımlar sağlar; ancak malzemenin farklı bileşenlerinin zamanla ayrılmasıyla oluşan ve performansın düşmesine yol açan bir olgu olan faz ayrışmasına eğilimlidir. Yarı iletkenleri stabilize etmeye yardımcı olmak için rubidyum eklenmesi bu sorunu çözmenin olası bir yolu olarak önerilmiş olsa da, element genellikle istenmeyen ikincil fazlar oluşturuyor ve bu da pervoskit yapısını güçlendirme yeteneğini sınırlandırıyor.
