Güneş enerjisinde verimlilik yarışını değiştirebilecek yeni bir yöntem geliştirildi. İspanya’daki Fotonik Bilimler Enstitüsü (ICFO) araştırmacıları, güneş hücrelerinin dışarı yaydığı ışığın açısını sınırlandırarak enerji kayıplarını azaltmayı hedefleyen yeni bir optik yapı üzerinde çalıştı.
Organik bir güneş hücresi üzerinde test edilen yaklaşım, tek eklemli güneş hücreleri için yaklaşık yüzde 33 kabul edilen teorik verimlilik sınırının yüzde 43’e kadar çıkabileceğini gösteriyor.
ENERJİ KAYBININ KAYNAĞINA ODAKLANDILAR
Güneş hücrelerinde verimliliği sınırlayan nedenlerden biri, ışığın hücreye geliş açısı ile hücreden yeniden yayılan fotonların açısı arasındaki farktan kaynaklanan enerji kayıpları.
Güneş ışığı hücreye görece dar bir açıdan ulaşırken, hücre emdiği enerjinin bir bölümünü çok daha geniş açılara yayabiliyor. Bu durum entropiyi artırıyor ve hücrenin üretebileceği maksimum gerilimi düşürüyor. Araştırmacılar, bu kaybı azaltmak için hücreden yayılan fotonların yönünü kontrol etmeye odaklandı.
IŞIK YAYMA AÇISI DARALTILIYOR
Yeni tasarımda, fotonların geniş açılarda dışarı çıkmasını baskılayan bir optik rezonans boşluğu kullanıldı.
PM6 bazlı karışım içeren ters mimarili organik güneş hücresinin iki tarafına yerleştirilen gümüş elektrotlar ve ara katmanlar sayesinde yüksek açılarda yayılan ışığın hücreden kaçması sınırlandırıldı.
Amaç, hücrenin ışığı soğurma kapasitesini korurken dışarı verdiği ışığın yayılma açısını daraltmak.
TEORİK VERİMLİLİK YÜZDE 43’E YAKLAŞABİLİR
Araştırmacıların hesaplamalarına göre, ışık yayım açısı yeterince daraltılabilirse tek eklemli güneş hücrelerinde teorik verimlilik yüzde 43 seviyesine yaklaşabilir.
Ancak bu oran, bugün kullanılan ticari güneş panellerinde elde edilmiş gerçek bir verimlilik sonucu değil. Yüzde 43 değeri, yöntemin teorik potansiyelini ifade ediyor.
ÜRETİM SÜRECİNE UYARLANABİLİR
Çalışmanın dikkat çeken yönlerinden biri de geliştirilen optik yapının mevcut üretim süreçlerini aşırı karmaşıklaştırmadan hücrelere entegre edilebilecek şekilde tasarlanması.
Deneyler organik güneş hücreleri üzerinde gerçekleştirilse de araştırmacılar, yöntemin farklı fotovoltaik teknolojilere de uyarlanabileceğini düşünüyor.
TİCARİ PANELLERE GEÇİŞ İÇİN DAHA FAZLA TEST GEREKİYOR
Yeni yaklaşım umut verici olsa da gerçek kullanım koşullarında ne kadar verimlilik artışı sağlayacağı henüz bilinmiyor.
Yöntemin farklı malzemelerde nasıl çalışacağı, seri üretime ne ölçüde uyarlanabileceği ve ticari panellerde teorik kazancın ne kadarının korunabileceği ilerleyen araştırmalarla netleşecek.
