Görünmez Güneş Panellerine Giden yolda: Yarının Pencereleri Nasıl Elektrik Üretecek

Paris iklim anlaşmasından beş yıl sonra, tüm gözler dünyanın karbonsuz bir geleceğe giden yolda ilerlemesine odaklanıyor. Bu hedefin önemli bir kısmı fosil yakıtlardan güneş, su, rüzgar ve dalga enerjisi gibi yenilenebilir kaynaklara enerji geçişini içerir. Bunlar arasında güneş enerjisi, dünyadaki en güvenilir ve bol enerji kaynağı olarak bilim camiasında her zaman en yüksek umudu tutmuştur. Son yıllarda, güneş pilleri daha ucuz, daha verimli ve çevre dostu hale geldi. Bununla birlikte mevcut güneş pilleri opak olma eğilimindedir bu da onların daha geniş kullanımlarını ve günlük malzemelere entegrasyonunu engelleyerek, çatılarda ve uzaktaki güneş enerjisi çiftliklerinde sıralanmakla sınırlıdır.

Peki ya yeni nesil güneş panelleri pencerelere, binalara ve hatta cep telefonu ekranlarına entegre edilebilirse ? Kore Incheon Ulusal Üniversitesi Elektrik Mühendisliği Bölümünden Profesör Joondong Kim’in umudu budur. Journal of Power Sources’de yayınlanan yakın tarihli bir çalışmada , kendisi ve meslektaşları en son buluşlarını detaylandırıyor: tamamen şeffaf bir güneş pili. Prof. Kim “Şeffaf fotovoltaik hücrelerin benzersiz özelliklerinin insan teknolojisinde çeşitli uygulamaları olabilir” diyor.

Şeffaf güneş pilleri fikri iyi biliniyor ancak bilim adamlarının bu fikri uygulamaya dönüştürebildikleri bu yeni uygulama çok önemli bir yeni bulgudur. Şu anda güneş pilini opak yapan malzemeler , ışığı yakalamaktan ve onu elektrik akımına çevirmekten sorumlu olan yarı iletken tabakalardır. Bu nedenle Prof. Kim ve meslektaşları, arzu edilen özellikleri nedeniyle önceki araştırmacılar tarafından belirlenen iki potansiyel yarı iletken malzemeye baktılar.

İlki güneş pilleri yapmak için zaten yaygın olarak kullanılan, iyi bilinen bir yarı iletken olan titanyum dioksittir (TiO ₂). Mükemmel elektriksel özelliklerinin yanı sıra, TiO ₂ aynı zamanda çevre dostu ve toksik olmayan bir malzemedir. Bu malzeme görünür ışık aralığının çoğunu geçmesine izin verirken UV ışığını (ışık spektrumunun çıplak gözle görülemeyen bir kısmı) emer. Bu bağlantıyı yapmak için araştırılan ikinci malzeme, yüksek optik şeffaflığa sahip olduğu bilinen başka bir yarı iletken olan nikel oksittir (NiO). Nikel, yeryüzünde buğu bol bulunan elementlerden biri olduğundan ve oksidi düşük endüstriyel sıcaklıklarda kolayca üretilebildiğinden, NiO aynı zamanda çevre dostu hücreler yapmak için harika bir malzemedir.

Araştırmacılar tarafından hazırlanan güneş pili , bir cam substrat ve bir metal oksit elektrottan oluşuyordu, bunların üzerine ince yarı iletken katmanları (önce TiO ₂ , sonra NiO) ve diğeri gibi davranan son bir gümüş nanotel kaplaması bıraktılar. Hücredeki elektrot cihazın ışık emiciliği ve geçirgenliğinin yanı sıra güneş pili olarak etkinliğini değerlendirmek için birkaç test yaptılar.

Bulguları cesaret vericiydi ; % 2,1’lik güç dönüştürme verimliliğine sahip olan hücrenin performansı, ışık spektrumunun yalnızca küçük bir bölümünü hedeflediği göz önüne alındığında oldukça iyiydi. Hücre ayrıca oldukça duyarlıydı ve düşük ışık koşullarında çalıştı. Dahası, görünür ışığın % 57’sinden fazlası hücre katmanları aracılığıyla iletildi ve hücreye bu saydamlık kazandırıldı. Deneylerinin son bölümünde araştırmacılar, cihazlarının küçük bir motora güç sağlamak için nasıl kullanılabileceğini gösterdiler. Prof. Kim, “Bu yenilikçi güneş pili henüz başlangıç ​​aşamasındayken, sonuçlarımız, hücrenin optik ve elektriksel özelliklerini optimize ederek şeffaf fotovoltaikler için daha fazla iyileştirmenin mümkün olduğunu kuvvetle göstermektedir” diyor Profesör.

Artık şeffaf bir güneş pilinin pratikliğini gösterdiklerine göre yakın gelecekte verimliliğini daha da artırmayı umuyorlar. Sadece daha ileri araştırmalar, bunların gerçekten gerçek olup olmayacağını söyleyebilir ancak tüm niyet ve amaçlar için, bu yeni teknoloji, temiz enerjinin geleceğine – oldukça gerçek – bir pencere açıyor.