@amokachiPerovskit Güneş Hücresinde Yüzde 30,1 Verim: Üç Katmanlı Tasarımda Pürüzsüz Film Çözümü
Nanjing Üniversitesi öncülüğündeki bir ekip, tamamen perovskitten oluşan üç eklemli bir güneş hücresinde yüzde 30,1 güç dönüşüm verimine ulaştı; bağımsız ölçümle sertifikalanan değer yüzde 29,3. Nature Energy dergisinde yayımlanan çalışmada National Innovation Institute of Defense Technology, Avustralya Ulusal Üniversitesi, ULVAC-PHI Instruments ve RenShine Solar da yer alıyor. Ekibin başında, aynı zamanda RenShine Solar'ın kurucusu olan Hairen Tan bulunuyor.
Üç eklemli hücrenin mantığı şu: güneş ışığının farklı dalga boylarını farklı katmanlar topluyor, böylece tek katmanlı bir hücrede ısı olarak kaybolan enerjinin bir kısmı elektriğe çevrilebiliyor. Bu hücrede en üstte 2,0 eV, ortada 1,6 eV, altta ise 1,22 eV bant aralığına sahip perovskit katmanları var. Sorun en üstteki çok geniş bant aralıklı katmanda çıkıyor. O değere ulaşmak için malzemede bromür oranını yükseltmek gerekiyor, bu da filmin yüzeyde buruşmasına ve düzensiz kristalleşmesine yol açıyor. Böylece gerilim kaybı büyüyor ve üst katman tüm yığının verimini aşağı çekiyor.
Araştırmacılar buna yüzey yeniden yapılandırma ve halojenür homojenleştirme adını verdikleri iki adımlı bir yöntemle yaklaştı. Önce bir çözücü işlemiyle filmin yüzeyi düzleştirilip buruşma bastırılıyor. Ardından geçici bir katkı olarak kullanılan oleilamonyum klorür, bromür ve iyodürün aynı anda kristalleşmesini sağlıyor; yüzeyin erken sertleşmesinin önüne geçiliyor. Ekibe göre ortaya çıkan filmler daha tekdüze bir yüzey potansiyeline, daha az ışımasız rekombinasyona ve daha iyi taşıyıcı hareketliliğine sahip. Üst hücrenin açık devre gerilimi 1,46 volta çıkmış durumda.
Dayanıklılık tarafında Interesting Engineering'in aktardığına göre hücre, sürekli maksimum güç noktasında çalıştırıldığı 569 saatlik testin sonunda başlangıç veriminin yüzde 90'ından fazlasını korudu. Ekip bundan sonra gerilim ve dolum faktörü kayıplarını azaltmayı, katmanlar arasındaki akım eşleşmesini iyileştirmeyi, hücre boyutunu büyütmeyi ve radyasyon, ultraviyole, vakum ve ısıl döngü gibi gerçek koşullarda test yapmayı hedefliyor.
Burada bir parantez açmak gerek: bu sonuçlar laboratuvar ölçeğindeki küçük hücrelerden geliyor ve 569 saat, çatıda yirmi yılı aşkın süre çalışması beklenen bir panel için başlangıç sayılır. Yine de çalışmaya bağlı bir patentin RenShine Solar ile alınmış olması, işin yalnızca akademik bir rekor denemesi olarak görülmediğini gösteriyor. Türkiye'deki panel üreticileri bugün büyük ölçüde silisyum teknolojisine yaslanıyor; perovskit tandem ve çok eklemli yapıların ticarileşme hızı, bu üreticilerin önümüzdeki on yıldaki yatırım planlarında izlenmesi gereken bir değişken olarak duruyor.
Üç eklemli hücrenin mantığı şu: güneş ışığının farklı dalga boylarını farklı katmanlar topluyor, böylece tek katmanlı bir hücrede ısı olarak kaybolan enerjinin bir kısmı elektriğe çevrilebiliyor. Bu hücrede en üstte 2,0 eV, ortada 1,6 eV, altta ise 1,22 eV bant aralığına sahip perovskit katmanları var. Sorun en üstteki çok geniş bant aralıklı katmanda çıkıyor. O değere ulaşmak için malzemede bromür oranını yükseltmek gerekiyor, bu da filmin yüzeyde buruşmasına ve düzensiz kristalleşmesine yol açıyor. Böylece gerilim kaybı büyüyor ve üst katman tüm yığının verimini aşağı çekiyor.
Araştırmacılar buna yüzey yeniden yapılandırma ve halojenür homojenleştirme adını verdikleri iki adımlı bir yöntemle yaklaştı. Önce bir çözücü işlemiyle filmin yüzeyi düzleştirilip buruşma bastırılıyor. Ardından geçici bir katkı olarak kullanılan oleilamonyum klorür, bromür ve iyodürün aynı anda kristalleşmesini sağlıyor; yüzeyin erken sertleşmesinin önüne geçiliyor. Ekibe göre ortaya çıkan filmler daha tekdüze bir yüzey potansiyeline, daha az ışımasız rekombinasyona ve daha iyi taşıyıcı hareketliliğine sahip. Üst hücrenin açık devre gerilimi 1,46 volta çıkmış durumda.
Dayanıklılık tarafında Interesting Engineering'in aktardığına göre hücre, sürekli maksimum güç noktasında çalıştırıldığı 569 saatlik testin sonunda başlangıç veriminin yüzde 90'ından fazlasını korudu. Ekip bundan sonra gerilim ve dolum faktörü kayıplarını azaltmayı, katmanlar arasındaki akım eşleşmesini iyileştirmeyi, hücre boyutunu büyütmeyi ve radyasyon, ultraviyole, vakum ve ısıl döngü gibi gerçek koşullarda test yapmayı hedefliyor.
Burada bir parantez açmak gerek: bu sonuçlar laboratuvar ölçeğindeki küçük hücrelerden geliyor ve 569 saat, çatıda yirmi yılı aşkın süre çalışması beklenen bir panel için başlangıç sayılır. Yine de çalışmaya bağlı bir patentin RenShine Solar ile alınmış olması, işin yalnızca akademik bir rekor denemesi olarak görülmediğini gösteriyor. Türkiye'deki panel üreticileri bugün büyük ölçüde silisyum teknolojisine yaslanıyor; perovskit tandem ve çok eklemli yapıların ticarileşme hızı, bu üreticilerin önümüzdeki on yıldaki yatırım planlarında izlenmesi gereken bir değişken olarak duruyor.
8 0 yorum