Güneş Pillerinin Performansı Artıyor

KAUST araştırmacıları tarafından geliştirilen yeni düzenekle artık güneş pilleri daha verimli hale gelecek. Perovskit-silikon tandem güneş pillerine ekstra bir katman yerleştiren araştırmacılar performansın ve verimliliğin arttığını savunuyor. Detaylar yazımızın devamında.

A- A+

29.08.2022 tarihli yazı 3534 kez okunmuştur.

Bilindiği üzere tandem güneş pilleri, perovskit ve silikon bazlı alt hücreleri tek bir cihazda birleştiriyor. Böylece geleneksel tek eklemli silikon analoglara nazaran güneş ışığını daha iyi yakalayıp elektriğe dönüştürüyor. Üstelik bunu oldukça düşük bir maliyette gerçekleştiriyor. Ancak tandem güneş pillerinden potansiyel performans sağlanamıyor. Bunun nedeni güneş ışığının perovskit yüzeye temas etmesi halinde elektron çiftlerinin ve pozitif yüklü deliklerin ortaya çıkmasıdır. Ortaya çıkan bu kimyasal yapılar perovskit ve elektron taşıma katmanı arasında birleşme eğilimi göstermektedir. Bu sebeple katmanda enerji seviyeleri arasında uyumsuzluk ve hücre içinde elektron ayrılmasının engellenmesi gözlemlenmektedir. Bundan dolayı tandem güneş pillerinin maksimum çalışma ya da açık devre gerilimleri düşmektedir. Dolayısıyla cihaz performansı önemli ölçüde azalmaktadır.

►İlginizi Çekebilir: Güneş Pilleri Karanlıkta Enerji Üretebiliyor

İşte bütün bu performans sorunlarının ortadan kaldırılması için elektron taşıma katmanı ve perovskit arasında ara bir katman eklenmesi gerekiyor. Bu ekleme, sorunu tamamen ortadan kaldırmasa da önemli oranda iyileşme sağlar. KAUST araştırmacıları bu konu üzerine yoğunlaştı ve geliştirdikleri yeni düzenek sayesinde artık güneş pilleri daha verimli hale gelecek. Araştırmacılar bunu gerçekleştirebilmek için çok katmanlı bir yapıya sahip perovskit-silikon tandem güneş pillerine metal florürden oluşan ekstra bir katman yerleştirdi. Eklenen florür katmanıyla, şarj sırasında pil hücresinde oluşan hidrojen ve oksijen gazlarının su oluşturmak için yeniden bir araya gelmesine denilen rekombinasyon engellenebilecek. Dolayısıyla pilin performansı arttırılmış olacak.

İlk başta florür lityum birleşmesi denendi. Fakat florürle lityumun birleşmesinden oluşan katman lityum tuzlarının kolayca sıvılaşmasına neden oldu. Bu durum istenmeyen bir şeydir. Çünkü sıvılaşan lityum tuzları yüzeye çıkarak, cihazların kararsız hale gelmesine neden olmaktadır. Bu nedenle başka bir metal arayışına girildi ve diğer metal florürlerin potansiyeli hakkında çalışmalar yapıldı. Perovskit katmanı üzerinde metal florürlerin termal olarak buharlaştırılması ile gerçekleşen bu deneyler arasından magnezyum ile olan başarılı sonuç verdi.

►İlginizi Çekebilir: Güneş Pili Verimliliğinde Rekor Kırıldı

Magnezyum florür ile gerçekleştirilen deney sonucunda perovskit aktif katmanından elektron ekstraksiyonu etkili bir şekilde meydana geldi. Bunun yanı sıra şarj rekombinasyonunun oldukça düşük gerçekleştiği tespit edildi. Bütün bunlara ek olarak alt hücre boyunca yük aktarımı gerçekleştirildi. Sonuçta ortaya çıkan veriler ise oldukça umut verici. Eklenen magnezyum florür ara katmanı sayesinde tandem güneş pillerinin açık akım gerilimi 50 mV’luk bir artışa ulaştı. Bunun yanı sıra %29.3 değerinde de sertifikalı stabilize verimlilik kaydedildi. Bu veriler ise perovskite tandem hücreler için en yüksek verimliliklerden birini oluşturuyor.

Bu yenilikçi teknolojinin uygulanabilirliğinin araştırılması için endüstriyel ölçekte çalışmalar sürüyor.

Kaynak:

► cleantechnica.com
► electricalschool.org