John Labram, Oregon Eyalet Üniversitesi
Oregon Eyalet Üniversitesi‘ndeki güneş enerjisi araştırmacıları, neredeyse iki yüzyıl önce keşfedilen kristal bir yapıya sahip malzemeler üzerinde bilimsel araştırmalarını tamamladılar.
Perovskit olarak bilinen yapıya sahip bu malzemeler yarı iletken değildir, ancak bir metale ve bir halojene dayanan perovskitler ve 1950’lerde kuruluşundan bu yana büyük bir pazara sahip olan silikon bazlı hücrelerden daha pahalı olabilecek fotovoltaik hücreler olarak muazzam bir potansiyele sahiptirler.
Araştırmacılar, bu bulgunun belki de bir gün enerji sektöründeki fosil yakıtlara oranla önemli ölçüde katkı sağlayacak potansiyele sahip olduğunu söylüyor.
OSU Mühendislik Koleji‘nden John Labram, İletişim Fiziği ve Fizikokimya Mektupları Dergisi‘nde perovskit stabilitesi ile ilgili son iki makalenin ilgili yazarıdır ve ayrıca 3 Temmuz 2020’de Science’da yayınlanan bir makaleye katkıda bulunmuştur.
Oxford Üniversitesi‘ndeki araştırmacılar tarafından yürütülen bu Bilimsel çalışma, moleküler bir katkı maddesinin – organik bileşik piperidine dayanan bir tuzun, perovskit güneş pillerinin ömrünü büyük ölçüde geliştirdiğini ortaya koydu.
Üç makalede de belirtilen bulgular, bir Rus mineraloğunun uzun zaman önce keşfinden kaynaklanan umut verici bir yarı iletken anlayışını derinleştiriyor. 1839’daki Ural Dağları’nda Gustav Rose, ilginç bir kristal yapıya sahip bir kalsiyum ve titanyum oksit buldu ve Rus asil Lev Perovski’nin onuruna adını verdi.
John Labram, Oregon Eyalet Üniversitesi
Bir Japon bilim adamı Tsutomu Miyasaka, 2009’daki çalışmaları sebebiyle bazı perovskitlerin etkili ışık soğurucuları olduğunu keşfettikten sonra araştırmacıların, bu konuya olan ilgisi artmaya başladı.
Labram, Düşük maliyetleri nedeniyle perovskit güneş pilleri fosil yakıtların kullanımını azaltmaya ve enerji pazarında devrim yapma potansiyeline sahip olduğunu, Bununla birlikte, bu yeni malzeme sınıfının yeterince anlaşılmayan bir yönünün; sürekli aydınlatma altındaki istikrarı neticesinde ticaretteki payının yüksek olacağını dile getiriyor.
Son iki yılda Labram’ın Elektrik Mühendisliği ve Bilgisayar Bilimleri Yüksekokulu’ndaki araştırma grubu, zaman içinde güneş malzemelerinin iletkenliğindeki değişiklikleri incelemek için benzersiz bir deneysel cihaz geliştirdi.
Oxford Üniversitesi ile işbirliği yaparak, ışığa bağlı kararsızlığın, elektrik teması olmasa bile, saatlerce gerçekleştiğini gösterdik diye ekliyor Labram. ve bu bulguların, güneş pillerinde gözlenen benzer sonuçları netleştirmeye yardımcı oluyor ve perovskit güneş pillerinin istikrarını ve ticari canlılığını geliştirmede önemli rol oynayacağını dile getiriyor.
Güneş pili verimliliği, kullanılabilir elektrik enerjisine dönüştürülen bir hücreye çarpan güneş ışığından kaynaklanan güç yüzdesiyle tanımlanır.
Yirmi yıl önce Bell Labs ilk pratik güneş pilini geliştirdi. Bugünün standartlarına göre %6’lık mütevazi bir verime sahipti ve yapılması pahalıydı, ancak uzay yarışının yeni günlerinde başlatılan uydularda bir niş buldu. Zamanla, çoğu hücre çok fazla değişmese de üretim maliyetleri düştü ve verimlilikler arttı.
2012’de Labram’ın ortak çalışanlarından biri olan Oxford’dan Henry Snaith, perovskitlerin bir duyarlılaştırıcı olarak değil, güneş hücrelerinde ana bileşen olarak kullanılabilecekleri çığır açan bir keşif yaptı. Bu, bir araştırma faaliyetleri domino etkisine yol açtı ve her yıl bu konuda binlerce bilimsel makale yayınlandı. Sekiz yıllık araştırmalar sonrasında, perovskit hücreler artık %25 verimlilikle çalışabilir duruma geldi. Bu da onları en azından laboratuvarda üretilen ticari silikon hücrelerle eşit hale getirdi.
Perovskite hücreleri, yaygın olarak bulunan endüstriyel kimyasallardan ve metallerden ucuza üretilebilir ve esnek plastik ve seri üretilen filmlere basılabilir. Silikon hücreler ise tam tersine serttir ve pahalıdır.
Perovskitlerle ilgili olarak bazı sorunlar mevcuttur, sıcaklıklar yükseldiğinde biraz kararsız olma eğilimi ve diğeri de neme karşı savunmasız olmasıdır. Hücrelerin parçalanmasını sağlayan bir kombinasyona sahiptir. Bu durum bile Perovskitlerin açık havada iki ila otuz yıllık bir ömüre sahip olduğu anlamına gelir
Labram, “Genel olarak, ABD ve Avrupa’da bir güneş paneli satabilmek için 25 yıl garanti verilmesi gerektiğini ifade ediyor. Gerçekte güneş pili 25 yıl sonra orijinal performansının %80’inden daha azını göstermemelidir diye de ekliyor. Mevcut teknoloji olan silikon bazlı piller, bunun için oldukça iyi ancak silikon malzeme pahalı ve 2.000 dereceden den daha büyük sıcaklıklarda, mükemmel, hatasız kristaller, kontrollü koşullar altında üretilmesi sebebiyle üretim aşamasının zorluğu gibi nedenlerle perovskit gibi farklı alternatiflere yönelmeye zorunlu kılıyor.
Labram, öte yandan perovskitlerin yüksek derecede ki hatalara dayanıklı olduğunu söylüyor.
“Bir çözücü içinde eritilebilirler, daha sonra oda sıcaklığına yakın bir yerde basılabilirler” diyor. Bu malzeme, silikon bazlı malzeme maliyetlerinin sadece küçük bir kısmına üretilebileceği ve dolayısıyla fosil yakıtların önünü kesebileceği anlamına geliyor. Ancak bunun gerçekleşmesi için 25 yıllık bir garanti ile belgelenmeleri gerekiyor.
Labram, “Enerji üretimi söz konusu olduğunda, maliyet en önemli faktördür” diyor. Silikon ve perovskitler şimdi kabaca aynı verimliliği gösteriyorlar. Bununla birlikte, uzun vadede, perovskit güneş pillerinin silikon güneş pillerinin maliyetinin bir kısmına yapılıyor olmasının büyük bir avantaj olduğunu ifade ediyor.
Siz değerli okuyucularımızın konu hakkında ki düşüncelerini merak ediyoruz. Yorum yaparak Güzel bir tartışmanın kapısını açabilirsiniz.
