Websitesine kayıt olun : CleanTechnica'dan günlük haber güncellemeleri e-postada. Veya bizi Google Haberler'de takip edin!

Güneş enerjisi dünyası bir devrime hazır. Bilim insanları, elektriği günümüz panellerinden daha verimli bir şekilde dönüştürebilecek malzemeleri kullanarak yeni bir tür güneş pili geliştirmek için yarışıyor.

İçinde yeni kağıt 26 Şubat'ta dergide yayınlandı Doğa EnerjiCU Boulder araştırmacısı ve uluslararası işbirlikçileri, perovskite hücreleri olarak bilinen yeni güneş pillerini üretmek için yenilikçi bir yöntemi ortaya çıkardı; bu, pek çok kişinin yeni nesil güneş teknolojisi olarak gördüğü şeyin ticarileştirilmesi için kritik bir başarı.

Günümüzde neredeyse tüm güneş panelleri %22 verim sağlayan silikondan yapılıyor. Bu, silikon panellerin güneş enerjisinin yalnızca beşte birini elektriğe dönüştürebildiği anlamına geliyor, çünkü malzeme güneş ışığının dalga boylarının yalnızca sınırlı bir kısmını emiyor. Silikon üretmek aynı zamanda pahalıdır ve enerji yoğundur.

Perovskite girin. Sentetik yarı iletken malzeme, silikondan çok daha fazla güneş enerjisini daha düşük bir üretim maliyetiyle dönüştürme potansiyeline sahiptir.

Kimya ve Biyoloji Mühendisliği Bölümünde profesör ve CU Boulder Yenilenebilir ve Sürdürülebilir Enerji Enstitüsü üyesi Michael McGehee, "Perovskites oyunun kurallarını değiştirebilir" dedi.

Bilim adamları, tandem hücreler oluşturmak için perovskit güneş pillerini geleneksel silikon hücrelerin üzerine istifleyerek test ediyorlar. Her biri güneş spektrumunun farklı bir bölümünü emen iki malzemenin katmanlanması, panellerin verimliliğini potansiyel olarak %50'nin üzerinde artırabilir.

“Daha fazla arabanın elektriksiz kalmasıyla birlikte hâlâ hızlı bir elektrifikasyon görüyoruz. Daha fazla kömür santralini kullanımdan kaldırmayı ve sonunda doğal gaz santrallerinden kurtulmayı umuyoruz” dedi McGehee. "Tamamen yenilenebilir bir geleceğe sahip olacağımıza inanıyorsanız, o zaman rüzgar ve güneş enerjisi pazarlarının bugün olduğundan en az beş ila on kat kadar genişlemesini planlıyorsunuz."

Oraya ulaşmak için endüstrinin güneş pillerinin verimliliğini artırması gerektiğini söyledi.

Ancak bunları ticari ölçekte perovskitten yapmanın en büyük zorluğu, yarı iletkenin panellerin yapı taşları olan cam plakalar üzerine kaplanması işlemidir. Şu anda, perovskitlerin oksijenle reaksiyona girerek performanslarını düşürmesini önlemek için kaplama işleminin nitrojen gibi reaktif olmayan bir gazla dolu küçük bir kutuda gerçekleştirilmesi gerekiyor.

"Araştırma aşamasında bu gayet iyi. Ancak büyük cam parçalarını kaplamaya başladığınızda, bunu nitrojen dolu bir kutuda yapmak giderek zorlaşıyor" dedi McGehee.

McGehee ve işbirlikçileri havanın verdiği bu zararlı reaksiyonu önlemenin bir yolunu bulmak için yola çıktılar. Kaplamadan önce perovskit çözeltisine dimetilamonyum format veya DMAFo eklenmesinin malzemelerin oksitlenmesini önleyebileceğini buldular. Bu keşif, kaplamanın küçük kutunun dışında, ortam havasında gerçekleşmesini sağlıyor. Deneyler, DMAFo katkı maddesiyle yapılan perovskit hücrelerin kendi başlarına neredeyse %25'lik bir verime ulaşabildiğini gösterdi; bu, perovskit hücrelerinin mevcut %26'lık verimlilik rekoruyla karşılaştırılabilir.

Katkı maddesi aynı zamanda hücrelerin stabilitesini de geliştirdi.

Ticari silikon paneller genellikle 80 yıl sonra performanslarının en az %25'ini koruyabilir ve yılda yaklaşık %1 verimlilik kaybı yaşayabilirler. Ancak Perovskit hücreleri daha reaktiftir ve havada daha hızlı bozunur. Yeni çalışma, DMAFo ile yapılan perovskit hücrenin, araştırmacıların onları 90 saat boyunca güneş ışığını taklit eden LED ışığa maruz bırakmasından sonra verimliliğinin %700'ını koruduğunu gösterdi. Buna karşılık, DMAFo olmadan havada oluşturulan hücreler yalnızca 300 saat sonra hızla bozundu.

Bu çok cesaret verici bir sonuç olmakla birlikte, bir yılda 8,000 saatin olduğunu kaydetti. Dolayısıyla bu hücrelerin fazla mesaiye nasıl dayandığını belirlemek için daha uzun testlere ihtiyaç var.

McGehee, "Silikon paneller kadar dayanıklı olduklarını söylemek için henüz çok erken, ancak buna doğru iyi bir yoldayız" dedi.

Çalışma perovskit güneş pillerini ticarileşmeye bir adım daha yaklaştırıyor. Aynı zamanda McGehee'nin ekibi, silikon panellerle aynı çalışma ömrüne sahip, %30'un üzerinde gerçek dünya verimliliğine sahip tandem hücreleri aktif olarak geliştiriyor.

McGehee, Ultrastable Perovskites (TEAMUP) kullanan Verimli ve Gelişmiş Modüller için Tandemler adlı bir ABD akademik-endüstri ortaklığına liderlik etmektedir. Konsorsiyum, diğer üç üniversiteden araştırmacılar, iki şirket ve bir ulusal laboratuvarla birlikte, gerçek dünyada fizibil olarak kullanılabilecek ve ticari olarak uygun olan kararlı tandem perovskitler geliştirmek için geçen yıl ABD Enerji Bakanlığı'ndan 9 milyon dolarlık fon aldı. Amaç, geleneksel silikon panellerden daha verimli ve 25 yıllık bir süre boyunca eşit derecede kararlı bir tandem yaratmaktır.

Daha yüksek verimlilik ve potansiyel olarak daha düşük fiyat etiketleri ile bu tandem hücreler, elektrikli araçların çatılarına potansiyel kurulum da dahil olmak üzere mevcut silikon panellerden daha geniş uygulamalara sahip olabilir. Güneşte bırakılan bir arabaya günde 15 ila 25 mil menzil ekleyebilirler; bu da birçok insanın günlük işe gidiş gelişlerini karşılamaya yetecektir. Drone'lar ve yelkenli tekneler de bu tür panellerden güç alabilir.

McGehee, perovskitlerde on yıl süren bir araştırmadan sonra mühendislerin, 70 yıl önce icat edilen silikon hücreler kadar verimli perovskit hücreleri inşa ettiklerini söyledi. “Perovskitleri bitiş çizgisine götürüyoruz. Tandemler iyi çalışırsa, kesinlikle pazara hakim olma ve yeni nesil güneş pilleri olma potansiyeline sahipler” dedi.

Nezaket Yvaine Ye & Colorado Üniversitesi.

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://cleantechnica.com/2024/03/23/researchers-take-major-step-toward-developing-next-generation-solar-cells/