Güneş enerjisi teknolojilerinde önemli bir dönüm noktası yaşandı. Güney Kore Enerji Araştırma Enstitüsü (KIER), perovskit/CIGS tandem güneş hücresi verimliliğinde yeni bir dünya rekoru kırarak, geleceğin ultra hafif güneş enerjisi çözümlerine ışık tuttu.
KIER’ın laboratuvar ölçümlerine göre %27.0 verimlilik elde edildi ve Almanya’daki Fraunhofer Güneş Enerjisi Sistemleri Enstitüsü tarafından resmi olarak %26.7 verimlilik onaylandı. Bu sonuç, ABD Ulusal Laboratuvarları Kaydağında bulunan En İyi Araştırma Hücresi Verimlilikleri Tablosu’na girdi.
Bu tandem güneş hücresi, yüksek enerji ve düşük enerji ışınlarını aynı anda yakalayabilen perovskit katmanını, CIGS katmanın üzerine yerleştirerek hafif, esnek ve verimli bir cihaz oluşturuyor. Bu sayede hem ağırlıktan tasarruf ediliyor hem de daha fazla enerji elde ediliyor.
KIER’in kıdemli araştırmacısı Inyoung Jeong yaptığı açıklamada, “Bu başarının önemi, perovskit ve CIGS katmanlarının entegrasyonu sırasında potansiyel yüzey ve optik kayıpların en aza indirilerek hem hücre verimliliğinin hem de stabilitenin artırılabilmesinde yatmaktadır. Elde edilen verimlilik, dünya çapında tanınan bir enstitü tarafından resmi olarak onaylanmış olması ve dünya rekoru performansı olarak kabul edilmesi, Kore’nin teknolojik rekabet gücünü vurgulamaktadır,” dedi.
Tandem mimarisi
Silikon güneş panellerinin fiziksel verimlilik limitlerini aşmak için, bilim insanları üst bir perovskit katman ve alt bir bakır indiyum galyum selenid (CIGS) katmanı yığıyor. Bu sayede ek ağırlık olmadan farklı ışın boylarını yakalıyorlar.
Perovskit ve CIGS, tandem güneş hücreleri için ideal bir bilimsel ikili oluşturuyor çünkü tamamlayıcı bant aralıkları sayesinde güneş spektrumunu minimum enerji kaybıyla bölüp absorbe edebiliyorlar. Üst perovskit katmanı yüksek enerjili mavi ve ultraviyole ışığı emerken, daha uzun dalga boylarının bir kısmı alt CIGS katmanına geçerek oradan da verimli bir şekilde yakalanan düşük enerjili yakın kızılötesi ışık absorbe ediliyor.
Bu iki hassas ince filmin birleştirilmesi genellikle hasara yol açar ve ışığı bloke eder. Ancak özel koruma katmanları ve modifiye edilmiş elektrotlar bu sorunların üstesinden gelerek güç çıkışını maksimize ediyor.
KIER ekibi, gelişmiş bir ara yüz koruma katmanı geliştirerek ve şeffaf üst elektrodu yeniden tasarlayarak bunu başardı. Bu sayede hem elektriksel hasar hem de istenmeyen ışık absorpsiyonu aynı anda azaltılarak laboratuvar testlerindeki verimlilik %27’ye çıkarıldı.
“Geliştirilen teknolojinin, birim alandaki elektrik üretimini artırarak fotovoltaik güç üretiminin potansiyel uygulamalarını genişleteceği beklenmektedir,” diye belirtildi.
Önceki rekorları aşmak
Bu gelişme, Güney Kore’nin gelecek nesil ince film güneş teknolojilerindeki güçlü rekabet gücünü gösteriyor. %26.7 ile KIER, bir yıl önce Seul Ulusal Üniversitesi ve KIST ortaklığının elde ettiği önceki %26.3 rekorunu geride bıraktı.
Bildirildiğine göre, bu %26.7 verimlilik değeri, küçük alanlı laboratuvar araştırma hücreleri (1 cm²’den küçük) için geçerli.
Daha önce Almanya’daki Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) ve Humboldt-Universität, perovskit-CIGS tandem güneş hücrelerinde %25.5 verimlilikle dünya rekorunu elinde bulunduruyordu. Avrupa Güneş Test Enstitüsü (ESTI) tarafından resmi olarak onaylanan bu değer, yüksek verimli ince film mimarilerinin küçük ölçekli laboratuvar cihazlarının ötesine geçilerek daha da geliştirilebileceğinin bir göstergesi.
Esnek ve hafif ince film tasarımı sayesinde, bu hücreler binalara ve araçlara entegre edilmek için idealdir. Ayrıca küçük uydular ve yörbitsel veri merkezleri gibi ağırlık ve hacim kısıtlaması olan uzay uygulamaları için de uygundur.
KIER, şu anda bu küçük laboratuvar örneklerini büyük ölçekli ticari modüllere dönüştürmek için endüstri ortaklarıyla çalışıyor.
Bu Gelişmeyi Toplulukta Değerlendirin
Haber hakkındaki düşüncelerinizi, donanım deneyimlerinizi ve teknik sorularınızı topluluk üyeleriyle anlık olarak tartışın.
Bir yanıt yazın