NTU Singapore araştırmacıları, pencere camlarını elektrik üreten yüzeylere çevirebilecek yarı şeffaf perovskit güneş hücresi geliştirdi. Ekip, güneş ışığını emen katmanı 10 nanometre kalınlığa kadar indirerek insan saç telinden yaklaşık 10 bin kat daha ince bir çözüm ortaya koydu. Bu teknoloji, çatıya güneş paneli kurma imkânı sınırlı binalarda cam cepheleri enerji üretimine katmayı hedefliyor. Böylece elektrik maliyetleri artarken pencere camı, yalnızca ışık alan bir yüzey olmaktan çıkıyor.
Araştırmaya NTU Energy Research Institute bünyesinde çalışan Doç. Dr. Annalisa Bruno liderlik etti. Bununla birlikte ekip, klasik silikon paneller yerine kristal tabanlı perovskit malzemeyi tercih etti. Çünkü perovskit malzeme, çok ince katmanlarda bile güneş ışığını emebiliyor ve elektriğe çevirebiliyor. NTU’nun paylaştığı bilgilere göre yeni hücreler, geleneksel perovskit güneş hücrelerinden yaklaşık 50 kat daha ince bir film kullanıyor.
Ekip, bu hücreleri ACS Energy Letters’da yayımlanan araştırma makalesinde ayrıntılı biçimde anlattı. Ayrıca araştırmacılar, tamamen vakum tabanlı termal buharlaştırma yöntemiyle ultra ince perovskit emici katmanlar üretti. Bu yöntemde malzemeler vakum odasında ısıtılıyor, buhar hâline geliyor ve yüzey üzerinde ince bir film oluşturuyor. Böylece ekip, hem elektrik üretimini hem de camdan geçen ışık miktarını daha hassas biçimde ayarlıyor.
Yeni teknoloji, çatı tipi güneş panellerine doğrudan rakip olmayı şimdilik hedeflemiyor. Çünkü ticari silikon paneller daha yüksek güç dönüşüm verimi sunuyor ve konutlarda daha fazla elektrik üretiyor. Ne var ki cam yüzeyi geniş ofis kuleleri, alışveriş merkezleri, araç camları ve giyilebilir cihazlar farklı bir kullanım alanı açıyor. Çatı alanı yetmediğinde ya da bina mimarisi panel kurulumunu zorlaştırdığında, cam yüzeyler enerji üretimi için devreye girebiliyor.
NTU ekibi cam yüzeylerden elektrik almayı hedefliyor
Şeffaflık tarafında araştırmanın en somut verisi 60 nanometre kalınlığındaki yarı şeffaf hücreden geliyor. Bu hücre, görünür ışığın yaklaşık yüzde 41 oranında geçmesine izin verdi ve yüzde 7,6 güç dönüşüm verimine ulaştı. Bu oran, normal bir pencerenin sunduğu yaklaşık yüzde 70 ila yüzde 80 ışık geçirgenliğinin altında kalıyor. Buna karşılık kaynak metindeki karşılaştırmaya göre güneş gözlükleri, ışık geçirgenliğini genellikle yüzde 8 ila yüzde 18 aralığına indiriyor.
Günün Öne Çıkan Fırsatları
Teknoblog'un satış ortaklıkları vardır. Bunlar, editoryal içeriği etkilemez, ancak Teknoblog, satış ortaklığı bağlantıları üzerinden satın alınan ürünler için komisyon kazanabilir.
İLGİNİZİ ÇEKEBİLİR
Anthropic Claude Science ile ilaç keşfine giriyor
Televizyon ekranı kamera gibi çalışabilir, İsviçre’den yeni piksel hamlesi
Blue Origin, New Glenn patlamasının nedenini hâlâ bulamadı
Euclid teleskobu Samanyolu’nun kalbindeki yıldız denizini görüntüledi
NASA Mars ve Ay için daha hızlı hareket eden yeni keşif aracını test ediyor
Bu veriler, teknolojinin pencere kullanımında görünürlüğü tamamen ortadan kaldırmadığını gösteriyor. Bununla birlikte yarı şeffaf hücreler, yüksek verimli çatı panelleri kadar elektrik üretmiyor. Araştırmacılar burada tek bir hücreden maksimum enerji almak yerine, büyük cam alanlarını enerji üretimine dahil etmeye odaklanıyor. Özellikle cam cepheli ofis kuleleri, yıl boyunca yüzlerce megawatt-saat seviyesinde elektrik katkısı için uygun yüzeyler sunabiliyor.
Perovskit güneş hücreleri, yalnızca doğrudan güneş ışığına bağlı kalmadığı için şehir ortamında ayrıca önem kazanıyor. Bu hücreler, dolaylı ya da dağılmış güneş ışığından da elektrik üretebiliyor. Bu yüzden yüksek binaların gölge oluşturduğu, doğrudan güneşin her cepheye eşit gelmediği metropoller için ayrı bir kullanım alanı ortaya çıkıyor. Singapore gibi yoğun şehirlerde cam cepheler, çatı alanından daha geniş ve daha erişilebilir bir enerji yüzeyi sunabiliyor.
Annalisa Bruno’nun açıklamasına göre ekip, perovskit hücrelerin hangi ışık dalga boylarını emeceğini ayarlayabiliyor. Böylece hücreler, elektrik üretimi için gereken dalga boylarını toplarken diğer ışığın geçişine izin verebiliyor. Bu özellik, pencere camı ve araç camı gibi görsel konforun önem taşıdığı alanlarda belirleyici rol oynuyor. Ayrıca giyilebilir cihazlarda ince, hafif ve yüzeye uyum sağlayan enerji çözümleri için benzer bir yaklaşım kullanılabiliyor.
Araştırmacılar, elektrikli araç camlarını da bu teknolojinin olası kullanım alanları arasında gösteriyor. Şeffaf güneş hücreleri, bir elektrikli otomobili sınırsız biçimde çalıştıracak enerjiyi tek başına sağlamıyor. Fakat park hâlinde veya sürüş sırasında bataryaya küçük katkılar verebilecek ek bir enerji yüzeyi oluşturabiliyor. Bu katkı, özellikle klima, yardımcı sistemler veya düşük güç gerektiren donanımlar için ileride daha anlamlı hâle gelebilir.
NTU ekibi, üretim tarafında termal buharlaştırma sürecinin şeffaflığı kontrol etmek için kritik rol oynadığını aktarıyor. Bunun yanında Bruno, geliştirdikleri yarı şeffaf perovskit güneş hücreleri için patent başvurusu yaptı. Teknoloji erken geliştirme aşamasında bulunuyor, bu yüzden büyük yüzeylerde dayanıklılık, uzun süreli verim ve üretim maliyeti gibi başlıklar için ek doğrulama gerekiyor. Araştırmacılar, şirketlerin bu üretim sürecini doğrulaması hâlinde cam cepheli binaların kendi elektriğine daha fazla katkı sağlayabileceğini belirtiyor.
