İsveç’teki Uppsala Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, yüzde 23,64 enerji dönüşüm verimliliğine sahip bir CIGS güneş pili tasarladı. Böylece yeni bir dünya rekoru kırıldı. Önceki rekor, CIGS güneş pili yüzde 23,35 güneş verimliliği kaydeden Japonya’daki Solar Frontier’a aitti.
Güneş enerjisi gibi yenilenebilir enerji teknolojileri, dünyanın karbon emisyonlarını azaltma arayışıyla büyük bir artış kaydetti. Üretim ve kurulum maliyetlerindeki düşüşten sonra bile güneş enerjisi küresel elektrik talebinin yalnızca yüzde altısını karşılıyor.
Kristalin silikon, ucuz olması ve uzun ömürlü olması nedeniyle en yaygın kullanılan güneş pili türüdür. Ancak bu güneş pilleriyle elde edilen enerji dönüşüm verimliliği yalnızca yüzde 22’dir. Bu da Dünya’da alınan güneş ışığının neredeyse yüzde 80’inden yararlanamadığımız anlamına geliyor.
Tandem güneş pilleri, yüzde 30’un üzerinde enerji dönüşüm verimliliği sunan, güneş pilleri için en çok ihtiyaç duyulan teknolojik yükseltme olarak lanse edildi. Ancak perovskit bazlı tandem hücrelerin üretim maliyetleri henüz aşılmamış bir engel olmaya devam ediyor.
İlginizi Çekebilir: Güneş enerjisi aktivitesi gelecek yıl zirveye ulaşacak!
Prensip olarak güneş pili verimliliğini artırmak basittir
CIGS güneş pilleri nedir?
CIGS güneş pilleri için belirtelim. Belirli bir işlevi yerine getiren farklı elemanların katmanlarını içeren normal pencere camına sahip özel bir güneş pili türüdür. Bu katmanlar tipik olarak bakır, indiyum, galyum ve selenittir (CIGS adı da buradan gelir). Ayrıca düzeneğe ek olarak gümüş ve sodyum katmanları da dahildir.
Bu katmanlar molibden arka temas katmanının önüne ve şeffaf bir ön temas katmanının altına yerleştirilir. CIGS katmanı rubidyum florür ile işlenir. Sodyum tabakası rubidyum ile reaksiyona girerek elektronların etkili bir şekilde ayrılmasını sağlayan bir denge oluşturur. Böylece güneş pilinin verimliliği artar.
Japonya’daki Solar Frontier, CIGS güneş pillerinin yüzde 23’ün üzerinde enerji dönüşüm verimliliği sağlayabildiğini gösteren ilk kişi oldu.
Şimdi Uppsala Üniversitesi ve First Solar European Technology Center’daki araştırmacılar yüzde 23,64 verimlilikle yeni bir dünya rekoru kırdı. Başarıları Almanya’daki Fraunhofer ISE Enstitüsü tarafından bağımsız olarak doğrulandı.
Prensip olarak güneş pili verimliliğini artırmak basittir. Hücre tasarımı, mümkün olduğu kadar çok ışığı absorbe etmesini ve mümkün olduğu kadar az enerji ısıya dönüştürülerek onu elektrik yüküne dönüştürmesini sağlamalıdır.
CIGS’deki çoklu katmanlar bu konsepti sunmayı amaçlamaktadır. Yine de araştırmacıların, çeşitli bileşenlerin artan verimliliğe nasıl katkıda bulunduğunu da anlamaları gerekiyordu.
Ekip, diğer enstitülerdeki ortaklarıyla birlikte, katmanların bileşimsel analizini gerçekleştirmek için Lund’daki Max IV tesisinde nano-XRF (X-ışını floresans spektroskopisi) gerçekleştirdi.
Araştırma bulguları Nature Energy dergisinde yayınlandı
Kesitleri incelemek için yüksek çözünürlüklü transmisyon elektron mikroskobu (TEM) kullanıldı. Kristal taneciklerinin nasıl oluştuğunun ve katmanlarla nasıl arayüz oluşturduğunun anlaşılmasına yardımcı oldu.
Fotolüminesans, elektronların dahili olarak nasıl aktığını belirlemek için bir lazer tarafından uyarıldıktan sonra güneş pili tarafından yayılan ışığın spektrumunu incelemek için kullanıldı.
Basın bülteninde, teknolojinin aynı zamanda tandem güneş pilinin alt kısmı için uygun olmasını sağlayan özelliklere de sahip olduğu belirtildi.
Bu arada ekleyelim. Araştırma bulguları Nature Energy dergisinde yayınlandı.
