Yarının Güneş Hücrelerini İnşa Etmek: Gerçek Dünya Koşullarında Malzeme Performansının İncelenmesi
Florida State Üniversitesi ve FAMU-FSU Mühendislik Fakültesi araştırmacıları, yüksek sıcaklıklar ve saatlerce süren güneş ışığı gibi gerçek dünya koşullarında bir sonraki nesil malzemenin nasıl verimli bir şekilde çalışabileceğini inceleyerek geleceğin güneş hücrelerini inşa etmeye yardımcı oluyorlar. Bu çalışmaları The Journal of Physical Chemistry C dergisinde yayımlandı.
Geleneksel olarak güneş hücreleri silikondan yapılmaktadır, ancak devam eden araştırmalar perovskit adı verilen başka seçenekleri de değerlendirmektedir. Perovskitler, güneş hücrelerinde kullanılabileceği gibi organik moleküllerde upconversion adı verilen bir fenomeni de tetikleyebilir. Upconversion, perovskitin düşük enerjili fotonları absorbe etmesi ve organik moleküllerin bu fotonları yüksek enerjili fotonlara dönüştürmesi sürecidir.
Bu araştırma kapsamında Kimya ve Biyomedikal Mühendislik Bölümü’nden Profesör Theo Siegrist, “Işığın enerji parçacıkları olan fotonları, elektriğe dönüşmeyecek şekilde başka bir şekilde kullanmanın mümkün olabileceğini düşündük” diyor. “Bir fotonun enerjisini saklamak ve ikinci bir foton gelene kadar bu iki fotonu birleştirerek engeli aşabilen tek bir yüksek enerjili foton elde etmek istiyoruz.”
Kimya ve Biyokimya Bölümü’nden Yardımcı Doçent Lea Nienhaus da konuya dair şunları söylüyor: “Temel fikir, upconversion sürecinden sonra yeniden kullanılabilir bir yüksek enerjili ışık parçacığı elde etmektir.”
Daha önce yapılan araştırmalar perovskitlerin yüksek sıcaklıklarda ve ışık altında nasıl bozulduğunu incelemiş, ancak perovskit/organik bileşiklerin upconversion sürecini gerçek dünya koşullarında araştırmamıştı. Bu cihazların tipik ısı ve ışık koşullarında nasıl çalıştığını anlamak, araştırmacılara ticari güneş hücrelerine uygulama için çabalarını yönlendirmelerinde yardımcı oluyor.
Araştırmacılar, upconversion cihazlarını bir ısıtma elemanı üzerine yerleştirerek sıcaklığını yaklaşık 60 derece Celsius’e çıkardı. Ardından optik spektroskopi ve X-ışını kristalografi kullanarak özelliklerini incelediler.
Yüksek sıcaklığa maruz kaldıktan sonra upconversion cihazının performansının önemli ölçüde azaldığını ancak perovskit bozulmasından değil, upconversion süreci için gereken organik moleküllerin ısı altında kristalleşmesinden kaynaklandığını buldular.
Niehaus, “Perovskit tek başına ısıtılıp üzerine ışık vurulduğunda bozulur” diyor. “Ancak organik molekülleri perovskitin üstüne koyduğunuzda, artık bozulma olmaz. Organik moleküller, daha uzun ömürlü bir perovskit oluşturmaya katkıda bulunur. Bu sonuç, çok faydalı bir bulgu olarak değerlendirilebilir. Perovskit tabanlı upconversion cihazlarının ticari olarak kullanılabilir hale gelmesi için hala mühendislik sorunları çözülmelidir, ancak umudumuz bu çalışmanın bu sorunların ele alınmasına yardımcı olmasıdır.”
Yarının güneş hücrelerini inşa etmek için yapılan bu araştırma, perovskit malzemelerinin gerçek dünya koşullarında nasıl performans gösterdiğini ortaya koymaktadır. Bu çalışma, güneş enerjisi teknolojilerinin geliştirilmesinde önemli bir adım olabilir ve gelecekte daha etkin ve verimli güneş hücrelerinin tasarlanmasına katkı sağlayabilir.
Kaynak: https://techxplore.com/news/2023-06-solar-cell-material-real-world-conditions.html
