Günümüzde enerji kaynaklarındaki tüketim kontrolsüz bir şekilde hızla artmaktadır. Uzmanlar içinde yaşadığımız evrenin ve yeşil enerjinin geleceği için sürdürülebilir enerji üzerine araştırmalar yapmaktadır. Güneş enerjisi, sürdürülebilen enerjinin varlığını oluşturmak ve koruyabilmek için önemli bir hedef noktadır. Araştırmacılar, güneş enerjisini daha uygulanabilir, yüksek verimli ve çok daha uygun maliyete getirebilmenin yollarını araştırmışlardır. Dolayısıyla enerji alanında kullanılan cihazlar için birçok nanomalzeme geliştirilmiştir. Bu malzemelerden biri karbon bazlı nanomalzemelerdir (Low,Lai,Tiong&Amin,2019,s.3).2004 yılında Geim ve Novoselov, iki boyutlu nanomalzemeler olarak adlandırılan grafeni çıkarmışlardır(Low,Lai,Tiong&Amin,s.3).
Çalışmanın amacı; güneş enerjisinde grafen kullanım etkisini sunmaktır. Çalışma genelinde grafe’nin yalnızca güneş enerjisinde değil farklı alanlarda da kullanıldığına değindim. Öncelikle bazı kavramları tanıyalım.
1.KAVRAM İÇEREN ÖĞELER
1.1.Enerji:
İş yapabilme yeteneği olarak tanımlanan enerji; mekanik, ısı, elektrik vb. türlerde bulunabilmekte, bir türden diğerine dönüşebilmektedir.
1.2.Yenilenebilir Enerji:
Yenilenebilir enerji, yenilenen ve sürekli halde olan doğal süreçlerden üretilen bir enerjidir. Yenilenebilen enerji kaynakları; güneş enerjisi, rüzgar enerjisi, hidrolik enerji, jeotermal enerji ve biyokütle enerjisidir.
1.3 Güneş Enerjisi:
Güneş enerjisi;“ güneşin çekirdeğinde bulunan hidrojen gazını helyuma dönüştüren füzyon reaksiyonu sonucu ortaya çıkan güçlü bir enerjidir”.
1.4.Grafen:
“Elektriksel iletkenlik gibi üstün özelliklere sahip,bazal bir grafit düzlemince sp2 hibritize ile düzenlenmiş ,tek katmanlı karbon atomlarından oluşan iki boyutlu bir nano yapılı olağanüstü bir sert malzemedir. Ayrıca çelikten 10 kat daha güçlü ancak bir kağıttan 1000 kat daha hafiftir.“
1.4.1.Fotovaltaik hücreler ve grafen:
“ PV olarak bilinen güneş panelleri güneşten elektrik elde etme yöntemidir“.Grafen burada elektronları uyararak iletkenlik sağlıyor. Grafenin bu özelliği PV hücresinin ışık iletim performansını artırabilir.
1.4.2.Polimer güneş pillerinde grafen:
“Polimer güneş pilleri (PSC) elektron taşınması için şeffaf bir elektrot olan indiyum kalay oksiti (ITO) kullanır. ITO’nun doğada sınırlı olması, kırılganlığı ve maliyetinin fazla olmasından dolayı grafen bazlı PSC’ler kullanılması önerilmiştir“.
1.4.3.Grafen boya ile güneş ışığından elektrik üretimi:
Garfen boya, grafen ile metal dikalkojenit denilen özel metal tozunun bir araya gelmesiyle oluşmaktadır. Metal tozu içeren grafen boya güneş ışığını elektriğe dönüştürebilmektedir. %30 verimle çalışabilmekte ve güneş enerjisinin üçte birini elektriğe dönüştürebilmektedir.
TARTIŞMA
Geçmişten bu yana en çok kullandığımız yakıtların başında fosil yakıtlar gelmektedir. Bu yakıtlar iklim değişikliğine sebep olmakta ve yaşadığımız alana zarar vermektedir. Bu kaynakların tükenebilir olması ile sürdürülebilir enerji kaynakları ortaya çıkmıştır. Bu kaynaklardan biri ise güneş enerjisidir. Güneş enerjisini verimli, daha az maliyetli nasıl kullanabiliriz düşüncesi araştırmacıları çeşitli materyaller aramaya yönlendirmiştir. Gelişen teknoloji ile birlikte çeşitli piller, yakıt hücreleri, elektronik cihazlar vb. kullanılmaya başlanmıştır. Bunun neticesinde ise 1991 yılında grafenin icadı ile bir çok alanda yenilikler meydana gelmiştir. Grafen güneş pillerinde %70 verimliliğe ulaşmak amaçlanmıştır.
Grafenin özelliklerinden biri de iyi bir iletken olmasıdır. Güneş enerjisinden yağmurlu havalarda dahi faydalanabileceğiz. Yağmur suyunda bulunan tuzlar sayesinde panelin üstünde yer alan grafen elek, pozitif tuz iyonlarını üst yüzünde tutarak negatif iyonları alta geçirmektedir. Grafenin üzerinde oluşan bu artı ve eksi yükler ile birlikte güneş paneli bir pil gibi çalışarak elektrik üretimi sağlamaktadır.
Grafenin süperiletken olması,ısıya karşı dirençli olması ve üretim maliyetinin uygun olması sebebiyle otomotiv ,havacılık ve uzay ,teknolojik cihazların üretimi gibi birçok alanda kullanılmaktadır.
SONUÇ
Grafen ve güneş enerjisi ilişkisine baktığımızda birbirini en verimli şekilde tamamlayan iki madde olarak düşünebiliriz. Yağmurlu havalarda dahi güneş enerjisini depolayabileceğiz. Grafen boya ile evlerin dış cephelerine yansıyan güneş ışınlarını enerji olarak kullanabileceğiz. Hatta elektronik cihazların grafen ile kaplanması sonucunda güneş enerjisini şarj olarak bir çok cihazda kullanabileceğiz. Kim bilir belki gece ay ışığını da grafen ile güneş panellerinde depolayıp enerji olarak kullanabiliriz.
Yorumlar