HZB ve Berlin Humboldt Üniversitesi’nden Çığır Açan Gelişme
HZB (Helmholtz Merkezi Berlin) ile Berlin Humboldt Üniversitesi’nden araştırma ekipleri, güneş enerjisi dönüşümünde kayda değer bir başarıya imza atarak, CIGS-perovskit tandem hücreleri ile dünya rekorunu kırdılar. Bu yeni güneş hücresinin verimliliği yüzde 24,6 olarak belirlenmiş olup, bu başarı, Almanya’nın Freiburg şehrindeki bağımsız Fraunhofer Güneş Enerjisi Sistemleri Enstitüsü tarafından onaylanmıştır.
CIGS (Bakır, İndiyum, Galyum ve Selenyum) bazlı ince film güneş hücreleri, üretim süreçlerinde daha az enerji ve malzeme kullanılarak üretildiği için oldukça düşük bir çevresel etkiye sahiptir. Bu özellikleri ile silikon bazlı geleneksel güneş hücrelerinin yanı sıra, esnek yüzeylere uygulanabilen CIGS hücreleri, gelecekteki enerji üretiminde büyük bir potansiyel taşımaktadır.
Yeni Tandem Hücre Tasarımı ile Rekor
HZB ve Humboldt Üniversitesi’nden uzmanlar, CIGS malzemesinden yapılan alt hücre ile perovskit tabanlı üst hücreyi birleştiren yenilikçi bir tandem güneş hücresi geliştirdiler. Araştırmacılar, üst ve alt hücreler arasındaki temas katmanlarını optimize ederek verimliliği yüzde 24,6 seviyesine çıkarmayı başardılar. Bu, şu anda dünya rekorunu elinde bulunduran bir verimlilik oranıdır.
Bu başarı, yalnızca rekor verimlilik ile sınırlı kalmayıp, güneş hücresi gelişimi açısından geniş kapsamlı anlamlar taşımasıyla da dikkat çekmektedir. CIGS-perovskit tandem güneş hücreleri, silikon tabanlı cihazlara göre pek çok avantaj sunmaktadır:
- Ayarlanabilir Bant Aralığı: Bu hücreler, güneş spektrumunun daha geniş bir bölümünü daha verimli bir şekilde emebilir.
- Yüksek Emilim Katsayısı: Daha fazla ışık emilimi sağlar.
- Radyasyon Direnci: Zorlu çevresel koşullara dayanıklıdır.
- Esnek Üretim: Esnek alt tabakalar üzerinde üretilebilir, bu da onları binalara entegre edilen fotovoltaikler gibi çeşitli uygulamalar için cazip kılar.
Teorik Verimlilik Sınırını Aşma Potansiyeli
CIGS-perovskit tandem hücrelerinin, teorik verimlilik sınırı olan Shockley-Queisser limitini aşma potansiyeline sahip olduğu düşünülmektedir. Bu limit, tek katmanlı güneş hücrelerinin maksimum verimliliğini yaklaşık yüzde 33,7 civarında belirlemektedir. Ancak, CIGS ve perovskit gibi tamamlayıcı bant aralığına sahip malzemelerin birleştirilmesi sayesinde, tandem hücreler bu teorik sınırı aşabilmektedir.
Araştırmacılar, yapılan ince ayarlarla CIGS-perovskit tandem hücrelerinin verimliliğinin yüzde 30’un üzerine çıkabileceğine inanıyorlar. Bu durum, güneş enerjisi teknolojilerinin geleceği için umut verici bir gelişme olarak öne çıkmaktadır.
