Oxford Üniversitesi Fizik Bölümü’nden bilim insanları, silikon bazlı güneş panellerine ihtiyaç duymadan artan miktarda güneş enerjisi üretebilecek devrim niteliğinde bir yaklaşım geliştirdi. Bunun yerine, yenilikleri, günlük nesnelerin yüzeylerine yeni bir enerji üreten malzeme kaplama prensibiyle çalışıyor; bu nesneler arasında sırt çantaları, araba lar ve cep telefonları bulunuyor.
Yeni ışık emici malzeme, ilk kez neredeyse her türlü bina veya yaygın nesnenin yüzeyine uygulanabilecek kadar ince ve esnek. Oxford Üniversitesi’nde geliştirilen öncü bir teknik kullanılarak, bir güneş hücresine birden fazla ışık emici katman yığılmış ve bu sayede ışık spektrumunun daha geniş bir aralığı kullanılarak aynı miktarda güneş ışığından daha fazla güç üretilmiş.
Bu ultra ince malzeme, çok katmanlı yaklaşım kullanılarak bağımsız olarak %27’nin üzerinde enerji verimliliği sağladığı sertifikalandırıldı; bu, geleneksel tek katmanlı enerji üreten malzemeler olan silikon fotovoltaikler ile aynı performansa ulaştığı anlamına geliyor. Japonya Ulusal İleri Endüstriyel Bilim ve Teknoloji Enstitüsü (AIST), araştırmacıların bilimsel çalışması yayınlanmadan önce sertifikayı verdi. Oxford Üniversitesi Fizik Bölümü hocalarından Dr. Shuaifeng Hu, “Yığınlama veya çok katmanlı yaklaşımımızı beş yıl boyunca denedikten sonra güç dönüşüm verimliliğini yaklaşık %6’dan %27’nin üzerine çıkardık; bu, günümüzün tek katmanlı fotovoltaiklerinin sınırlarına oldukça yakın. Zamanla, bu yaklaşımın fotovoltaik cihazların çok daha yüksek verimlilikler elde etmesini sağlayabileceğine inanıyoruz, %45’i aşabilir,” dedi.
Bugünkü güneş panellerinden elde edilen enerji verimliliği ise yaklaşık %22 (yani, güneş ışığındaki enerjinin yaklaşık %22’sini dönüştürmekte), ancak yeni ultra ince ve esnek malzemenin çok yönlülüğü de anahtar rol oynuyor. Bir mikronun biraz üzerinde olan kalınlığı, bir silikon levhadan yaklaşık 150 kat daha ince. Mevcut fotovoltaiklerin genellikle silikon panellere uygulandığı yerlerde, bu malzeme neredeyse her yüzeye uygulanabilir.
Oxford Üniversitesi Fizik Bölümü’nden Dr. Junke Wang, “Kaplama olarak uygulanabilen yeni malzemeleri kullanarak silikonun kopyalanabileceğini ve aşılabileceğini gösterdik, aynı zamanda esneklik kazandık. Bu, daha fazla güneş enerjisi sağlama vaadi taşıyor, çünkü çok sayıda silikon bazlı panel veya özel olarak inşa edilmiş güneş enerjisi santrallerine ihtiyaç duyulmadan daha fazla enerji elde edebiliriz,” şeklinde konuştu.
Araştırmacılar, bu yaklaşımın güneş enerjisinin maliyetini azaltmaya ve aynı zamanda en sürdürülebilir yenilenebilir enerji biçimi haline gelmesini sağlayacağına inanıyor. 2010’dan bu yana, küresel ortalama güneş elektriği maliyeti yaklaşık %90 azalmış, bu da fosil yakıtlardan üretilen enerjiden neredeyse üçte bir daha ucuzladı. İnnovasyonlar, ince film perovskit gibi yeni malzemelerle silikon paneller ve özel olarak inşa edilmiş güneş enerjisi santrallerine olan ihtiyacı azaltarak ek maliyet tasarrufları vaat ediyor.
Dr. Wang, “Perovskit kaplamalarının araçların ve binaların çatısı gibi daha geniş yüzey türlerine uygulanabileceğini ve hatta cep telefonlarının arka yüzlerine dahi uygulanabileceğini öngörüyoruz. Daha fazla güneş enerjisi bu şekilde üretilebilirse, uzun vadede silikon panellere veya daha fazla güneş enerjisi santraline olan ihtiyacın azalmasını öngörüyoruz,” diye ekledi.
Araştırmacılar, Oxford Üniversitesi Fizik Bölümü’nde Yenilenebilir Enerji hocası Henry Snaith liderliğinde fotovoltaikler üzerinde çalışan 40 bilim insanı arasında yer alıyor. Fotovoltaikler ve özellikle ince film perovskit kullanımı üzerine yapılan öncü çalışmalar yaklaşık on yıl önce başladı ve özel bir robot laboratuvarından faydalanıyor.
Çalışmaları güçlü ticari potansiyele sahip ve şimdiden kamu hizmetleri, inşaat ve otomobil üretim endüstrilerinde uygulamalara geçiş yaptı. 2010 yılında Oxford Üniversitesi Fizik Bölümü’nden ayrılan Oxford PV adlı İngiltere şirketi, perovskit fotovoltaikleri ticarileştirmek amacıyla kuruldu. Şirket, Brandenburg-an-der-Havel’de, Berlin yakınlarında perovskit fotovoltaiklerinin büyük ölçekli üretimine başladı. Bu, ‘perovskit-silikon’ tandem güneş hücreleri için dünyadaki ilk seri üretim hattını oluşturuyor.
Profesör Snaith, “Üretime başlamak için başlangıçta İngiltere sitelerini inceledik ancak hükümet diğer Avrupa ve ABD bölgelerinde sunulan mali ve ticari teşvikleri karşılamadı,” dedi. “Şu âna kadar İngiltere güneş enerjisini sadece yeni güneş enerjisi santralleri inşa etme açısından düşündü, ancak gerçek büyüme yeniliklerin ticarileştirilmesinden gelecek – yeni oluşturulan İngiltere Enerjisi’nin dikktini bu alana yönlendirmesini umuyoruz.”
Profesör Snaith, “Laboratuvarlarımızda gösterilen en son güneş malzemeleri ve teknikler, mevcut binaları, araçları ve nesneleri kullanarak güneş enerjisini daha sürdürülebilir ve ucuz bir şekilde üreten yeni bir endüstriye platform olabilir. Bu malzemelerin sağlanması, küresel yeşil ekonomide hızlı büyüyen bir yeni endüstri olacaktır ve İngiltere’nin bilimsel olarak öncülük ettiğini gösterdik. Ancak, bu yeniliği üretime dönüştürmek için yeni teşvikler ve daha iyi bir yol haritası olmadan İngiltere, bu yeni küresel endüstride liderlik fırsatını kaçıracaktır,” diye ekledi.
