Araştırma ekibi çalışmalarını Ludwig Maximilian University of Munich bünyesinde yürüttü. Geliştirilen yeni hücre, hem dayanıklılığı hem de enerji üretim kapasitesiyle dikkat çekiyor.
Uzay Şartlarına Dayanacak Şekilde Tasarlandı
Uzay ortamı, elektronik sistemler için oldukça zorlu koşullar barındırıyor. Uydular bir yandan yoğun güneş ışığına maruz kalırken kısa süre içinde çok düşük sıcaklıklarla karşılaşabiliyor. Bu ani değişimler kullanılan malzemelerde ciddi stres oluşturabiliyor.
Araştırmacılar bu nedenle geliştirdikleri hücreyi oldukça sert testlere tabi tuttu. Yapılan deneylerde hücreler -80°C ile +80°C arasındaki sıcaklık değişimlerine maruz bırakıldı. Bu sıcaklık aralığı özellikle Low Earth Orbit yani alçak Dünya yörüngesinde çalışan uyduların karşılaştığı koşulları temsil ediyor.
Test sonuçları oldukça dikkat çekici oldu. Geliştirilen yeni güneş hücreleri 16 zorlu sıcaklık döngüsünün ardından ilk performansının yaklaşık %84’ünü korumayı başardı. Standart hücrelerde ise bu tür testlerde çok daha büyük performans kayıpları görülüyor.
Perovskit Hücrelerdeki Büyük Sorun Çözüldü
Perovskit güneş hücrelerinin uzun zamandır karşılaştığı en büyük sorunlardan biri farklı katmanların sıcaklığa farklı tepki vermesiydi. Hücre içindeki perovskit tabakası ile cam alt yüzey sıcaklık değişimlerinde farklı şekilde genleşip büzülüyor.
Bu durum zamanla:
* Çatlak oluşmasına
* Katmanların birbirinden ayrılmasına
* Elektrik performansının düşmesine
neden olabiliyor.
Bilim insanları bu sorunu çözmek için “çift moleküler güçlendirme” adı verilen yeni bir yöntem geliştirdi.
Yeni Yöntem Hücreyi Daha Dayanıklı Hale Getirdi
Araştırma ekibi ilk olarak hücre içindeki kristal yapıyı güçlendiren özel bir madde kullandı. Bu madde kristallerin birleştiği hassas noktaları adeta bir bağlayıcı gibi destekleyerek yapının daha sağlam hale gelmesini sağladı.
İkinci aşamada ise güneş hücresinin aktif katmanı ile alt yüzeyi arasında güçlü bir kimyasal bağ kuruldu. Böylece iki katman çok daha sağlam şekilde birbirine tutundu.
Bu iki yöntem sayesinde sıcaklık değişimlerinde oluşan mekanik gerilim önemli ölçüde azaltılmış oldu.
Yüzde 26’nın Üzerinde Verimlilik Sağlıyor
Yeni geliştirilen hücre yalnızca dayanıklılığıyla değil, performansıyla da öne çıkıyor. Yapılan ölçümlere göre hücre %26’nın üzerinde güç dönüşüm verimliliği sunuyor.
Bu değer, benzer koşullarda üretilmiş standart hücrelere göre yaklaşık %3 daha yüksek verimlilik anlamına geliyor. Uzay görevlerinde kullanılan güneş panelleri için bu tür verim artışları oldukça önemli.
Uzaydan Dünyaya Kadar Geniş Kullanım Alanı
Araştırmanın baş yazarı Erkan Aydın, geliştirilen yöntemin perovskit güneş hücrelerinin geleceği açısından önemli bir adım olduğunu belirtiyor. Özellikle hücre içindeki hassas bölgelerin güçlendirilmesi sayesinde mekanik dayanıklılığın ciddi ölçüde artırıldığı ifade ediliyor.
Bu teknolojinin yalnızca uzay görevlerinde değil, aynı zamanda:
* zorlu iklim koşullarında çalışan güneş santrallerinde
* yüksek sıcaklık farklarının yaşandığı bölgelerde
* uzun ömürlü güneş panelleri üretiminde
de önemli avantajlar sağlayabileceği düşünülüyor.
Türk Bilim İnsanları Enerji Teknolojilerinde Öne Çıkıyor
Dr. Erkan Aydın daha önce de yüksek verimli güneş teknolojileri üzerine yaptığı çalışmalarla adından söz ettirmişti. 2023 yılında geliştirilen perovskit ve silikon birleşimli tandem güneş hücresiyle verimlilik rekoru kıran ekip, yeni çalışmalarıyla bu alandaki ilerlemeyi bir adım daha ileri taşıdı.
Araştırma ekibinde ayrıca Cem Yılmaz, Ali Buyruk, Caner Değer, İlhan Yavuz ve Esma Uğur gibi bilim insanları da yer aldı.
