Zımpara kağıdına benzer güneş pili, TalTech araştırmacıları tarafından geliştirilen, güneş pilinin tek bir sürekli katmanda bir polimere gömülü, 50 mikrometre çapında binlerce küçük kristalden oluştuğu monograin-toz teknolojisine dayanmaktadır. Kredi: TalTech’teki fotovoltaik malzeme laboratuvarı
TalTech’te (Tallinn Teknoloji Üniversitesi) kimya ve malzeme bilimi alanında doktora öğrencisi olan Katriin Kristmann, Ay’da monograin tabakalı güneş pillerinin üretimi için teknoloji geliştirmeyi amaçlayan araştırmalara başladı.
Araştırma faaliyetinin sonuçlarının, Avrupa Uzay Ajansı’nın (ESA) ve uluslararası ortaklarının gelecekteki ay karakollarına elektrik sağlamak için kullanılması planlanıyor. Ay karakolunun önümüzdeki on yıllarda Ay’ın Güney Kutbu’nda kurulması planlanıyor.
Zımpara kağıdına benzer güneş pili, TalTech araştırmacıları tarafından geliştirilen, güneş pilinin tek bir sürekli katmanda bir polimere gömülü, 50 mikrometre çapında binlerce küçük kristalden oluştuğu monograin-toz teknolojisine dayanmaktadır. Mikro kristaller güneş ışığını emer. Güneş pilini tamamlamak için bu mikro kristaller bir tampon ve pencere katmanları ile kaplanır. Bu sayede her kristal küçük bir bireysel güneş pili gibi çalışır ve elektrik üretir. Bu tür güneş pillerinin, yüksek verimli mono-kristal malzemenin avantajlarını düşük maliyetli rulodan ruloya panel üretimiyle birleştiren hafif güneş paneli teknolojisi gibi esnek, hafif ve düşük maliyetli güneş enerjisi üretimini mümkün kılan birçok avantajı vardır. geniş alanları minimum maliyetle kaplamak için paneller. Prensipte güneş enerjisi modüllerinin boyutu ve şekli konusunda herhangi bir sınırlama yoktur.
Tek damarlı güneş pilinde kullanılan mikro kristaller, Ay’ın toprağında veya regolitinde bulunan elementlerden üretilebilir.
Mikro kristaller için potansiyel malzeme pirit FeS2 veya başka bir deyişle ‘aptal altını’ olacaktır. Ay regolitinde elementleri, demir ve kükürt oldukça bol miktarda bulunur ve pirit güneş pilinin teorik verimi %25’e ulaşır.
“TalTech bilim adamları, birkaç on yıldır karasal uygulamalar için tek damarlı güneş pili teknolojisi üzerinde çalışıyorlar. Temel yenilik, bol ve düşük maliyetli elementler içeren tek kristal tozdan yapılmış benzersiz ışık emici katmandır. Bu teknolojiye dayalı güneş pilleri, binaya entegre güneş enerjisi alanına yenilik getirecek.” TalTech’teki fotovoltaik malzeme laboratuvarı başkanı Marit Kauk-Kuusik dedi.
“ESA ile ilk temaslarımız yaklaşık altı yıl önce uzay uygulaması için umut verici monograin tabakalı güneş pili teknolojisini bulduklarında ve bizimle iletişime geçtiklerinde gerçekleşti. İlk işbirliği projesinin amacı, teknolojinin uygunluğunu ve düşman uzay ortamına dayanıklılığı test etmekti; teknolojimiz bu testleri geçti. Oradan, gelecekteki bir ay karakoluna güç sağlamak için tek damarlı tabakalı güneş pili teknolojisini uygulama fikri ortaya çıktı ve amaç, ay regolitinde bulunan kaynak materyalleri kullanmak olarak belirlendi.” dedi Katriin Kristmann’ın doktora tez danışmanı Dr Taavi Raadik.
“Kendi Ay programınıza sahip olmak son derece kaynak yoğun ve Estonya gibi küçük bir ülke için çok pahalı, bu nedenle sahadaki diğer oyuncularla takım kurmak akıllıca olacaktır. Avrupa Uzay Ajansı üyesi olduğumuz için fikirlerimiz ve bilgilerimizle onları desteklemek mantıklı” diye ekledi Dr. Raadik.
“Şu anda, ESA dahil uluslararası uzay ajanslarından ve özel şirketlerden, uzun süreli konaklamalar için ay yüzeyine bir dönüş hazırlamak için güçlü bir dürtü var. Gelecekteki faaliyetleri mümkün kılmak için, uzun vadeli altyapı inşa etmemize ve işletmemize izin verecek teknolojileri geliştirmeye başlamak önemlidir. Ve bunu yapmanın sürdürülebilir bir yolu, ihtiyacımız olanı üretmek için yerel kaynakları kullanmaktır. TalTech ile yapılan bu araştırma faaliyeti, yalnızca çok yenilikçi olduğu için değil, aynı zamanda TalTech’te birkaç yıl içinde olgunlaşan bilgi birikimine dayandığı için bizim için özellikle ilgi çekicidir. ESA’ya yeni üye olan Estonya’dan giderek daha fazla teknolojinin geldiğini görmek de çok güzel.” ESA’dan doktora öğrencisi eş danışmanı Dr. Advenit Makaya dedi.
“Estonya’nın Avrupa Uzay Ajansı üyeliğinin pratik sonuçlar getirdiğini görmekten memnunuz. Doktora düzeyindeki bilim adamları ve doktora öğrencilerinin yanı sıra ESA laboratuvarlarında çalışabilen ve ESA bilim topluluğunun bir parçası olabilen yüksek lisans düzeyindeki kursiyerlerin kapılarını açmıştır. Bunun faydası fazla tahmin edilemez.” Estonya Uzay Ofisi Başkanı Madis Võõras dedi.
Proje süresinin dört yıl sürmesi planlanıyor, bu süre zarfında TalTech araştırmacıları araştırma için Hollanda’daki ESA bilim ve teknoloji laboratuvarlarını kullanabilir ve dünyanın en iyi mühendisleri ve araştırmacılarıyla işbirliği yapabilir.