Bilim insanları maliyetleri düşürmek ve daha uzun kullanım ömrü sunmak için silikon içermeyen güneş hücreleri üretti. Araştırmacılar, buhar fazı infiltrasyonu yoluyla üst katmana titanyum ekleyerek, perovskit hücreler kullanarak kararlı, silikonsuz bir güneş paneli geliştirdiler.
Güneş enerjisi, ABD’de elektrik üretiminin en önemli kaynaklarından biri haline geliyor ve Amerikalıların %7’si evlerini çalıştırmak için güneş enerjisini kullanıyor. Ancak güneş enerjisi, geleneksel enerji üretim yöntemlerine uygulanabilir ve yeşil bir alternatif sunarken, bilim insanları hala güneş paneli üretim sürecinin verimliliğini artırmak için çalışıyor.
Silikonsuz güneş hücreleri
Güneş panelleri, genellikle silikondan yapılmış çok sayıda güneş hücresinden oluşur. Silikon standart malzeme olmasına rağmen, üretimi ve işlenmesi enerji yoğun olduğundan yeni üretim tesislerinin kurulması maliyetlidir.
ABD’li bilim insanları, uzun zamandır yurtiçinde güneş pili üretimini artırmak için yeni ve uygun maliyetli bir malzeme geliştirilmesi gerektiğinin farkındayken, Georgia Teknoloji Enstitüsü Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Okulu’ndan bir araştırma ekibi bir çözüm bulmuş olabilir.
Doçent Juan Pablo Correa-Baena liderliğindeki araştırmacılar, silikona alternatif olarak perovskit kristallerini keşfetmek için yıllar harcadılar. İyot atomları, kurşun ve organik elementlerden oluşan perovskit, silikonla aynı performansı sunan umut verici ve etkili bir yedektir. Georgia Tech’ten yapılan açıklamada Correa-Baena: “Pahalı ekipmanlara tonlarca para harcamadan kolayca üretebileceğimiz teknolojiler geliştiriyoruz” dedi. Ancak, perovskitin en büyük dezavantajlarından biri sınırlı ömrüdür; bir silikon hücrenin yalnızca yaklaşık %5’i kadar sürer.
Perovskit hücreler, 20 yıl dayanan silikon hücrelere kıyasla yalnızca bir yıllık kullanımdan sonra bozulmaya başlar. Malzeme özellikle yüksek yaz sıcaklıklarına karşı hassastır ve önemli enerji tasarrufu sağlamadan önce bozulabilir. Bu sorunu çözmek için Correa-Baena’nın laboratuvarı, pillere benzer şekilde inşa edilen perovskit güneş hücrelerini stabilize etmek için yeni bir teknoloji geliştirdi.
Correa-Baena ve ekibi tarafından inşa edilen perovskit güneş hücreleri, aralarına perovskit tabakası yerleştirilmiş bir pozitif ve bir negatif elektrota sahiptir. Pozitif elektrodu üstüne eklemeden önce, araştırmacılar perovskiti hafif bir vakumda titanyum gazına maruz bıraktılar. Buhar fazı infiltrasyonu adı verilen bu işlem, titanyumu güneş hücresinin üst katmanına dahil eder.
