Güneş Pillerinde Tekli Fisyon Ne Anlama Geliyor?

Güneş enerjisi çevre dostu en önemli sürdürülebilir elektrik kaynaklarından biridir. Pratikte modern güneş pillerinin verimi %20-25' seviyelerindedir. Bununla birlikte, tekli bölünme olarak bilinen bir olaydan faydalanarak verimlilikleri yüksek oranlarda artırılabilir. İsveç Linköping Üniversitesi'ndeki bilim insanları tarafından yönetilen bir araştırma grubu, tekli bölünme sırasında neler olduğunu ve enerjinin nereye gittiğini keşfetti. Detayları haberimizin devamında.

A- A+

12.05.2021 tarihli yazı 3966 kez okunmuştur.

Güneş Hücresi Nedir?

Güneş ışığı; güneş hücresi veya güneş pili olarak da bilinen fotovoltaik (PV) hücre tarafından emildiğinde, bu ışık hücre tarafından yansıtılabilir, soğurulabilir veya doğrudan hücreden geçebilir. Işık emildiğinde, onu verilen malzemedeki negatif yüklü parçacıklara yani elektronlara aktarır. Bu ekstra enerji, elektronların malzemenin içinden elektrik akımı olarak geçmesine olanak sağlar. Bu akım, iletken metal kontaklardan (güneş pilleri üzerindeki ızgara benzeri hatlar) çıkarılır ve daha sonra evinize ve elektrik şebekesinin geri kalanına güç sağlamak için kullanılır.

Şekil 1: Silikon Güneş Hücresi Malzemeleri

► İlginizi çekebilir: Dünyanın En Görkemli 10 Güneş Tarlası

PV hücrelerinden üretilen elektrik miktarı, mevcut ışığın özelliklerine (yoğunluğu ve dalga boyları gibi) ve hücrenin çoklu performans özelliklerine bağlıdır. Bir PV hücresinin verimliliği, bu hücrenin enerjiyi bir formdan diğerine dönüştürmede ne kadar etkili olduğu ile doğru orantılıdır.

Halen kullanımda olan silikon bazlı güneş pilleri, güneş ışığının yaklaşık % 33'ünü kullanabilir ve elektriğe dönüştürebilir. Güneş ışınlarındaki ışık paketlerinin veya fotonların, güneş pili tarafından absorbe edilemeyecek kadar düşük veya çok yüksek bir enerjiye sahip olmasından dolayı enerjinin bir kısmı boşa harcanır. Bu maksimum teorik verimlilik, Shockley-Queisser sınırı olarak bilinir. Pratikte modern güneş pillerinin verimi %20-25'tir.

Şekil 2: Güneş Hücre Tipleri ve Verimlilik Oranları

► İlginizi çekebilir: Güneş Panellerinde En Sık Yaşanan 8 Sorun

Güneş Pillerinde Tekli Fisyon

Bununla birlikte, moleküler fotofizikte “tekli fisyon (bölünme)” olarak bilinen bir olay, daha yüksek enerjili fotonların ısı kaybı olmadan kullanılmasına ve elektriğe dönüştürülmesine olanak sağlayabilir. Son yıllarda tekli fisyon bilim insanlarının ilgisini çekti ve en uygun materyali geliştirmek için yoğun çalışmalara başlandı. Bununla birlikte, tekli fisyon sırasında açıklanamayan enerji kayıpları, şimdiye kadar böyle bir materyalin tasarlanmasını zorlaştırmıştı. Araştırmacılar, bu enerji kayıplarının kaynağı konusunda anlaşamamışlardı. Şimdi ise Linköping Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, Cambridge, Oxford, Donostia ve Barselona'daki meslektaşları ile birlikte, enerjinin tekli bölünme sırasında nereye gittiğini keşfettiler.

Şekil 3: Bilim İnsanı

Tekli bölünme bir nanosaniyeden daha kısa sürede gerçekleşir ve bu, ölçmeyi son derece zorlaştırır. Bu keşif, kara kutunun açılmasına ve reaksiyon sırasında enerjinin nereye gittiğinin görülmesine olanak tanıyor. Bu şekilde, güneş pillerinde kullanılan malzemeler optimize edilerek, pillerin verimliliklerinin artırılması sağlanacak.

Şekil 4: Diphenyl hexatriene (DPH), bu çalışmada tekli fisyon malzemesi olarak kullanıldı

Araştırmacılar, enerji kaybının yerini belirlemek için rafine bir manyeto-optik geçişi yöntemini kullandılar. Bu tekniğin benzersiz avantajları vardı ki tekli fisyon reaksiyonunun 'parmak izi’ nanosaniye zaman ölçeğinde incelenebildi.

Gerçek tekli fisyon işlemi kristal materyalde gerçekleşir. Bu materyal, tekli fisyondan mümkün olduğunca fazla enerji tutacak şekilde optimize edebilirse, pratikte uygulamaya konulması çok uzun zaman almayacak. Ek olarak, tekli fisyon malzemesi, güneş paneli üretimini ucuz hale getirecek ve mevcut güneş paneli teknolojilerine kolayca entegre edilebilecektir.

Kaynak:

► techxplore.com
► energy.gov
► cleanenergyreviews.info