Standford Üniversitesi bilim adamları tamamı karbondan oluşan ilk güneş pilini yapmayı başardı. Tamamı karbon güneş pili üretilmesi, gelecekte azalan eser metallerin kullanıldığı güneş pillerinin geleceğini aydınlatacak. Böylece, pahalı malzemeler kullanarak üretilen fotovoltaik pillerin üretimi için yeni bir yol açıldı.
Sonuçlar ACS Nano jurnalinde yayınlandı. Stanford Üniversitesi Kimya Mühendisliği Bölümü’ nden Prof. Zhenan Bao , “ Karbon yüksek performansla iletim performansına düşük maliyetle ulaşıyor. Bu bilgiyi kullanarak bütün parçaları tümüyle karbondan oluşan, ilk çalışan güneş pilimizi yaptık. Bu çalışma önceden laboratuvarda yaptığımız çalışmalara dayanıyor,” diyor.
Çatılarda döşenen rigid solar panellerin aksine, Stanford’ un karbondan yapılan ince film prototipi, çözeltiyle kaplanabiliyor. Böylece belkide esnek karbon güneş pilleri yapılarak; binalar, arabalar ve camlar elektrik üretebilecek. Profesör Bao, bu pillerin geleceğinin parlak olduğu belirtiyor.
Bu kaplama tekniği üretim maliyetlerini düşürecek, diyor Standford’ da yüksek lisans öğrencisi Michael Vosgueritchian. Araştırmayı doktora öncesi araştırmacı Marc Ramuz ile birlikte yürütüyor.
“ Silikon temelli güneş hücresi üretme oldukça çok aşama gerektiren karışık bir proses” , olarak açıklıyor Vosgueritchian. Bununla beraber, kendi üretim tekniklerinin oldukça basit olduğunu ve pahalı makineler ve cihazlar gerektirmediğini belirtiyor.
Karbon Nano Malzemeler
Bao’ nun ekibinin deneysel güneş pili fotoaktif tabaka içeriyor, bu tabaka iki elektrot arasında yer alarak güneş ışığını absorbluyor. Normalde, bu ince film güneş pilinde elektrotlar, iletken metaller ve indiyum kalay oksitten ( indium tin oxide -ITO) yapılıyordu. “ Güneş pillerine ve diğer elektronik cihazlara olan talep arttıkça , indiyum gittikçe azalıyor ve pahalılaşıyor,” diyor Bao. Bununla beraber karbonun maliyeti düşük ve dünyada bolca bulunuyor.
Bao ve meslektaşları normalde gümüş ve indiyum kalay oksit kullanılan elektrotları grafenle değiştirdi. Bu karbon yaprakları bir atom kalınlığında ve tek duvarlı karbon nanotüpler insan saçından 10,000 kat daha ince. Karbon nanotüpler çok iyi bir elektrik iletiyor ve ışığı mükemmel absorbluyor( emiyor) .
Aktif tabaka için bilim adamları karbon nanotüpler ve “ buckyballs” (bir nanometre çapındaki futbol topu şeklinde moleküller) kullandı. Ayrıca, araştırma ekibi geçenlerde patenti de aldı.
Şu an ilk üretilen pillerin piyasadaki güneş pillerine göre % 1 daha az verim verdiği fakat, bunun geliştirilecek tekniklerle çarpıcı bir biçimde arttırılabileceği belirtiliyor.
Enerji Verimini Arttırmak
Standford ekibi verimi arttırmak için pek çok yol arıyor. “ Pürüzlülük devrede kısa devreye neden olabilir bu da akımı toplarken güçlük yaratabilir. Her tabakadaki nano malzemeleri düzgün bir şekilde istiflemenin yolunu bulmalıyız, “ diyor Bao.
Ayrıca, araştırmacılar karbon nano materyallerin daha geniş bir dalga boyunda ve görünebilir spektrumda daha fazla ışık toplayabileceğini keşfettiler. “ Karbondan yapılan malzemeler oldukça stabil, 590 derecelere kadar dayanabiliyor ve açık havda bozulmuyor,” diyor prof. Bao.
Karbon güneş pillerinin ekstrem koşullarda bile yüksek verim sağlayacağı ve artan enerji gereksinimin bu pillerden elde edilebileceği belirtiliyor.
Kaynak: http://www.sciencedaily.com/releases/2012/10/121031125037.htm
Jurnal Referans:
- Marc P. Ramuz, Michael Vosgueritchian, Peng Wei, Chenggong Wang, Yongli Gao, Yingpeng Wu, Yongsheng Chen, Zhenan Bao. Evaluation of Solution-Processable Carbon-Based Electrodes for All-Carbon Solar Cells.ACS Nano, 2012; 121031083325001 DOI:10.1021/nn304410w
