Japon laboratuvarı RIKEN’den bilim adamları, ışığı elektriğe dönüştürme yeteneğini kaybetmeden uzatılabilen yeni bir güneş pili türü geliştirdiler. Bu keşif, yeni nesil giyilebilir elektroniklerin yaratılmasında bir atılım olabilir.
Akıllı saatler ve tıbbi monitörler gibi modern giyilebilir cihazlar periyodik şarj gerektirir ve bu da kullanıcılar için sakıncalı olabilir. Esnek ve gerilebilir güneş pillerinin geliştirilmesi, cihazların gün boyunca güneş ışığından şarj edilmesini sağlayarak bu sorunu çözebilir.
Bununla birlikte, bu tür unsurların yaratılması zordur çünkü bunların etkili olmaya devam ederken vücut hareketiyle esneyebilecek kadar esnek olmaları gerekir. RIKEN Yeni Maddeler Araştırma Merkezi’nden Kenjiro Fukuda liderliğindeki bir araştırmacı ekibi, bu soruna bir çözüm geliştirdi.
“İnce, esnek cihazlar üretmeye odaklandık ancak bu cihazların esneme özelliği yok. Daha ziyade, gıda ambalajında kullanılan plastik filme benziyorlar; %1 veya %2 oranında gerilebilirler, ancak %10 oranında gerilemezler çünkü kolayca yırtılırlar,” diye açıklıyor Fukuda.
Fukuda ve ekibi, cihazdaki her işlevsel katman için gerilebilir malzemeler kullanarak yeni bir yaklaşım geliştirdi. Ancak her katmanın esneyebilirliği ile performansı arasında bir denge bulmak gerektiğinden bunun bir zorluk olduğu ortaya çıktı.
Son olarak araştırmacılar, olağanüstü gerilebilirlik sergileyen, yüksek performanslı, esnek bir güneş pili yarattılar. Güneş pili %50 gerildiğinde (yani orijinal, gerilmemiş uzunluğunun 1,5 katına kadar gerildiğinde), hücrenin enerji dönüşüm verimliliği yalnızca %20 düşer. Üstelik 100 kez %10 esnetildikten sonra orijinal enerji dönüşüm verimliliğinin %95’ini korur.
Cihazın bu esneyebilirliğini gerçekleştirmenin anahtarı, güneş pilinin elektrot katmanına ION E adı verilen organik bir bileşiğin dahil edilmesinde yatıyordu. Bu bağlantı sadece elektrotun uzayabilirliğini arttırmakla kalmaz, aynı zamanda elektrot ile altındaki ve üstündeki katmanlar arasındaki yapışmayı da arttırır.
Bu iki etki sayesinde elektrot, üzerinde bulunan (ışığı elektronlara dönüştüren) aktif katmanın deformasyonunun bir kısmını emebilir ve bu da tüm cihazın gerilebilirliğini artırır.
Araştırmacıların uzun vadeli hedefi geniş alanlı, gerilebilir bir organik güneş pili yaratmak. Ancak bunun yapılabilmesi için üretilen elektriğin iletilmesinde kullanılan polimerin iletkenliğinin düşük olması sorununun çözülmesi gerekmektedir.
Gerilebilir güneş pillerinin geliştirilmesinin, yeni nesil giyilebilir elektronikler için önemli etkileri olabilir. Bu keşif, gün boyunca güneş ışığıyla şarj edilebilen cihazların geliştirilmesine yol açabilir, bu da onları daha kullanışlı ve güç kaynaklarından bağımsız hale getirebilir.
