Şeffaf Güneş Pili ile Geleceğin Camları Nasıl Enerji Üretecek?

Paris iklim anlaşmasından 5 yıl sonra,tüm gözler dünyanın karbonsuz bir geleceğe giden yolda ilerlemesine odaklandı.Bu hedefin önemli bir kısmı fosil yakıtların güneş,su,rüzgar ve dalga enerjisi gibi yenilenebilir enerji kaynaklarına dönüşümünü içeriyor.Yenilenebilir enerji kaynakları arasında Dünya’da en çok bulunan ve en güvenilir kaynak olan güneş enerjisi daima bilim camiasına en fazla umut veren kaynak olmuştur.Son yıllarda ,güneş pilleri daha ucuz,daha etkili ve daha çevre dostu oldu.Bununla birlikte günümüzde güneş pilleri opak olma eğilimindedir.Bu durum onların kapsamlı kullanımlarını ve gündelik kullandığımız malzemelere entegre edilmesini engelliyor.

Peki ya yeni nesil güneş pilleri pencerelere,binalara ve hatta cep telefonu ekranlarına entegre edilebilirse ? Kore Incheon Ulusal Üniversitesi Elektrik Mühendisliği Bölümünden Profesör Joondong Kim’in gelecekle ilgili umudu budur.

Journal of Power Sources’de yayınlanan yakın tarihli bir çalışmada, Profesör Kim ve meslektaşları en son buluşları olan tamamen şeffaf güneş pilini detaylandırdılar. Prof. Kim; şeffaf fotovoltaik pillerin eşsiz özelliklerinin insan teknolojisinde çeşitli uygulamalarının olabileceğini söyledi.

Şeffaf güneş pilleri fikri bilinmekteydi ama bilim insanlarının bunu pratiğe dönüştürmesi yeni ve önemli bir bulgu oldu.Şu anda,güneş pillerini opak yapan malzemeler ışığı yakalamaktan ve onu elektrik akımına dönüştürmekten sorumlu yarı iletken tabakalardır.Bu nedenle Prof. Kim ve meslektaşları önceki araştırmalardan yola çıkarak iki potansiyel yarı iletken malzemeyi incelediler.

İlki iyi bilinen ve güneş pillerinde oldukça kullanılan yarı metal olan titanyum dioksittir (TiO₂).Mükemmel elektiksel özelliklerinin yanı sıra TiO₂ çevre dostu ve toksik olmayan bir malzemedir.Bu malzeme UV ışınlarını (ışık spektrumunun çıplak gözle görülmeyen bir kısmı) emerken,görünür ışık aralığının çoğunun geçmesine izin verir.İkincisi,yüksek optik şeffaflığa sahip olduğu bilinen başka bir yarı iletken olan nikel oksittir(NiO).Nikel Dünyada en çok bulunan elementlerden biridir ve oksitleri düşük endüstriyel sıcaklıklarda kolayca üretilebilir bu yüzden NiO çevre dostu piller yapmak için harika bir malzemedir.

Araştırmacılar tarafından hazırlanan güneş pili, bir cam substrat ve metal oksit elektrottan oluşuyordu.Bunların üzerine ince yarı iletken tabakalar (önce TiO2 sonra NiO) ve en üste diğer bir elektrot olan gümüş nanotel kaplaması yerleştirdiler. Cihazın ışık emiciliği ve geçirgenliğinin yanı sıra güneş pili olarak etkinliğini değerlendirmek için birkaç test yaptılar.

Bulgular ümit vericiydi. Pilin performansı, ışık spektrumunun sadece küçük bir kısmını hedeflemesine rağmen %2.1’lik bir güç verimliliğiyle oldukça iyiydi.Ayrıca pil; düşük ışık koşullarında çalışabilmesiyle oldukça duyarlı olduğunu kanıtladı. Dahası, görünür ışığın % 57’sinden fazlası pil katmanları aracılığıyla iletildi ve bu sayede pile saydamlık kazandırıldı. Araştırmacılar deneylerinin son bölümünde, cihazlarının küçük bir motora güç sağlamak için nasıl kullanılabileceğini gösterdiler. Prof. Kim elde edilen sonuçların, pilin optik ve elektriksel özelliklerini optimize ederek şeffaf fotovoltaikler için daha fazla iyileştirmenin mümkün olduğunu güçlü bir şekilde gösterdiğini söyledi.

Şimdilik Prof. Kim ve ekibi pratikte şeffaf güneş pillerinin olabileceğini gösterdiler.Onlar yakın gelecekte verimliliği daha da arttırmayı umuyorlar.Sadece ileride yapılacak araştırmalar bunların gerçek olup olmayacağını gösterebilir ancak bu yeni teknoloji, temiz enerjinin geleceğine – tam anlamıyla – bir pencere açıyor.

Kaynak: sciencedaily.com