Silisyum, fotovoltaik hücre teknolojilerinde en yaygın kullanılan malzemedir. Ancak, güneş ışığını elektriğe dönüştürebilen tek kişi o değil. Princeton Üniversitesi’nden bir araştırma ekibi, 16 Haziran’da dergideki bir makalede açıkladı Bilim bir mineral, perovskit, fotovoltaik malzemeleri tasarlamak için kullanılabilir. Daha ucuzdurlar, ancak daha hızlı bozulurlar. Araştırmacılar, güneş panellerinin üretiminde onları ilginç bir alternatif haline getirmek için bozulma oranlarını yavaşlatmayı başardılar.
Perovskitler silikondan daha kısa bir ömre sahiptir
Fotovoltaik hücrelerin tasarımında silikonun yerini alabilecek çok çeşitli perovskitler vardır. Daha ucuz ve işlenmesi daha kolaydır, ancak şimdiye kadar güneş ışığına maruz kaldıklarında dayanıklılıkları çok kısaydı. Princeton araştırmacıları, birkaç deney yoluyla onları daha kararlı hale getirmeyi başardı. Amaç, güneş panellerinin verimliliğini korurken onlara silikona benzer bir ömür vermektir.
SpaceX çalışanları, Elon Musk’ın davranışını eleştirdikten sonra kovuldu
Fotovoltaik hücrelerde kullanım için perovskitler kristalleştirilir. Bu formu almak için kimyasal bileşikler veya çeşitli elementler ile birleştirilirler. Kurşun, perovskitleri kristalleştirmek için en sık kullanılan elementtir. Kristalizasyon işlemi kimyasal çökeltme ile yapılır, yani malzemeler sıvı bir çözelti şeklinde birleştirilir. Kolay ve ucuz bir şekilde uygulanabilen bir yöntem.
Fotovoltaik hücrelerin prensibi, güneş ışığında bulunan fotonların elektrik yüküne dönüştürülmesine dayanır. Perovskitler şu anda fotonların %17’sini silikon için %22’ye çevirmektedir. Bununla birlikte, silikona benzer verimliliğe sahip olabilecek bazıları da dahil olmak üzere çok çeşitli perovskitler vardır.
Ham perovskit genellikle metalik bir görünüme sahip küçük bir blok görünümünü alır. Fotoğraf: Wikimedia/Leon Hupperichs.
Bu malzemeler, fotovoltaik teknolojiler için olanaklar alanını açar.
Bir yıllık kullanımda, perovskitler performanslarının önemli bir bölümünü kaybeder. Bu gerçeklik, ışığa maruz kaldığında atomları ondan fırlatılan kristalin doğasından gelir. Araştırmacılar, atomların birbirinden ayrılmasını önleyen ve dolayısıyla kristali zayıflatan bir “durdurucu” tasarladılar. Kapak, kristalle aynı atomlardan oluşur ve bu atomların atılmalarını engeller. Akımı oluşturan fotovoltaik hücre katmanına elektrik yüklerinin geçişine izin vermek için yine de 20 nanometre kalınlığında olması gerekir.
Princeton bilim adamları, perovskitlerin ömrünü test etmek için kısa bir süre içinde bozulmayı gözlemlediler ve bir formül kullanarak tahminde bulundular. Böylece, hesaplamaları, güneş panelinin T80 adı verilen maksimum kapasitesinin yalnızca %80’inde çalıştığı anı belirledi.
T80’e, 110°C’lik aşırı bir sıcaklığa maruz kalan güneş panelinin 2100 saatlik sürekli kullanımından sonra ulaşılacaktır. Aslında, ortalama maruz kalma sıcaklığı 35°C’dir ve bu, beş yıllık bir ömre karşılık gelir. Soğuk ve bulutlu havalar dikkate alınırsa panelin ömrü iki katına çıkarılabilir. Bu, sert hava koşullarına maruz kalan bölgelerin maliyet verimliliği adına perovskit kullanımını tercih edebileceği anlamına gelir.
Bu teknolojik ilerleme, güneş panellerinin tasarımını daha ucuz hale getirecek, ancak Ars-Technica panelleri tek tek karşılaştırırsak verimlerinin daha düşük olduğunu belirtir. Perovskit kristallerinin düşük üretim maliyeti, rekabetçi bir argüman olmaya devam ediyor. Henüz keşfedilmemiş ve performansı silikondan daha önemli olabilecek çok çeşitli perovskitler de vardır. Perovskites, Haziran ayı başlarında bildirildiğine göre, enerji tasarruflu LED lambalar yapmak için de kullanılabilir Bilimime Güven.
Silisyum yeryüzünde en bol bulunan elementlerden biri olmasına rağmen, yarı iletkenlerin tasarımı da dahil olmak üzere birçok sektörde kullanılmaktadır. Ekim 2021’de, kıtlık nedeniyle fiyatı %300 arttı. Fotovoltaik panellere alternatif olarak perovskitlerin keşfi, yenilenebilir enerjilerin geliştirilmesinde bir nimeti temsil ediyor.