Esnek güneş panellerinde büyük atılım: Sıcakta verim kaybetmiyor

Güneş panellerini otomobillerin tavanları, sırt çantaları ve kavisli yüzeyler üzerinde kullanabilmek için geliştirilen esnek güneş hücrelerinde yüksek verimlilik ve dayanıklılık sorunları yaşanıyordu. Çin'deki araştırmacılar, bu sorunların temelinde yer alan üretim kaynaklı bir problemi çözerek esnek perovskit güneş hücrelerinde yüzde 26,86 verimliliğe ulaştı.

Üstelik geliştirilen teknoloji, yüksek sıcaklık ve nem altında uzun süreli testlerde de performansını büyük ölçüde korudu. Araştırma ekibi esnek güneş hücrelerinin üretiminde kullanılan iki katmanın birbiriyle uyumsuz etkileşimini kontrol altına aldı.

Bu hücrelerde güneş ışığını elektriğe dönüştüren perovskit kristalleri ile elektrik yüklerinin taşınmasını sağlayan, kendiliğinden oluşan tek moleküllü tabaka (SAM) birlikte kullanılıyor. Ancak bu iki katman esnek yüzeylere aynı anda uygulandığında aralarındaki güçlü kimyasal etkileşimler malzemelerin düzgün yerleşmesini engelliyor.

Katmanlarda oluşan düzensizlikler ve kusurlar, güneş panellerinin sıcaklık ve nem gibi çevresel koşullar altında daha hızlı performans kaybetmesine de yol açıyor. Ayrıca esnek yüzeylerin pürüzlülüğünün ve yüzeylerindeki hidroksil gruplarının yoğunluğunun değişmesi, geniş alanlı üretimde homojen kaplama elde edilmesini zorlaştırıyor.

Bu nedenle esnek güneş panelleri, verimlilik ve dayanıklılık bakımından geleneksel panellerin gerisinde kalabiliyor. Yeni üretim yöntemi verimliliği artırdı Araştırmacılar iki katmanın üretim sırasında birbirini olumsuz etkilemesini önleyen özel bir katkı maddesi geliştirdi. Bu madde, katmanların esnek yüzeye daha düzgün yerleşmesini sağlarken güneş ışığını elektriğe dönüştüren kristallerdeki kusurları da azaltıyor.

Böylece hem enerji üretim verimliliği hem de panellerin dayanıklılığı artırılıyor. Geliştirilen yöntemle küçük alanlı esnek güneş hücrelerinde yüzde 26,86 verimlilik elde edildi. Daha büyük panellerde de başarılı sonuçlar alındı. 5 x 5 santimetrelik modüllerde yüzde 22,31, 10 x 10 santimetrelik modüllerde yüzde 20,63 ve 30 x 30 santimetrelik panellerde yüzde 20,15 verimlilik ölçüldü.

Araştırmanın en dikkat çekici sonuçlarından biri, panellerin yüksek sıcaklık ve nem altındaki dayanıklılığı oldu. 25 santimetrekarelik bir güneş hücresi, 85 derece sıcaklık ve yüzde 65 nem koşullarında 1. 044 saat boyunca test edildi. Başlangıçta yüzde 22 verimliliğe sahip olan hücre, testin sonunda ilk verimlilik değerinin yüzde 92,5'ini korudu.

Modüller ayrıca aşırı soğuktan yüksek sıcaklıklara geçişin yaşandığı testlerden geçti ve IEC 63163 uluslararası kararlılık standardının gerekliliklerini karşıladı. Sonuçlar, yeni yöntemin esnek güneş panellerinin zorlu çevre koşullarında daha istikrarlı çalışmasına yardımcı olabileceğini gösteriyor. Esnek güneş panelleri nerelerde kullanılabilir?

Geliştirilen teknoloji, hafif ve bükülebilir güneş panellerinin otomobil tavanları, taşınabilir enerji sistemleri ve sırt çantaları gibi farklı alanlarda kullanılmasını kolaylaştırabilir. Bununla birlikte bu araştırma, henüz ticari ürünlerin piyasaya çıkacağı anlamına gelmiyor. Laboratuvarda elde edilen sonuçların büyük ölçekli üretimde de korunması gerekiyor.

Araştırmacılar bundan sonraki aşamada verimliliği daha da artırmayı, farklı güneş hücresi teknolojilerini bir araya getirmeyi ve panellerin rulo halinde sürekli üretimine yönelik çalışmalar yapmayı planlıyor. Bu hedeflere ulaşılması esnek güneş panellerinin daha geniş kullanım alanlarına yayılmasını sağlayabilir.

Kaynak: DonanımHaber