Uzay Koşullarına Dayanıklı Perovskit Güneş Hücresi Geliştiren Türk Bilim İnsanı

Almanya’da LMU Üniversitesi bünyesinde çalışan ekip, Dr. Erkan Aydın yönetimindeki araştırmacılar tarafından geliştirilen yeni bir perovskit güneş hücresiyle dikkat çekti. Bu hücre, uzay ortamının zorlu termal koşullarına karşı dayanıklılığı artıracak şekilde tasarlandı ve yüksek performansı sürdürme amacı güdüyor. Özellikle LEO koşulları olarak adlandırılan düşük Dünya yörüngesindeki aşırı sıcaklık değişimlerine karşı stabilite sunması hedefleniyor ve yüzde 26’nın üzerinde güç dönüşüm verimliliği elde edilmesiyle öne çıkıyor.

Araştırmacılar, hücrelerin ardışık sıcaklık dalgalanmalarına karşı dayanıklılığını ölçmek için hızlı termal döngü testleri gerçekleştirdi. Deneyler -80°C’ten 80°C’ye kadar uzanan geniş bir aralıkta sürdü ve sonuç olarak geliştirilen güçlendirilmiş hücreler, 16 döngünün ardından başlangıç verimliliğinin yaklaşık %84’ünü korudu. Standart hücrelerde ise bu performansın çok daha düşük olduğu görüldü. Uzayda uydu ekipmanları için kritik olan bu tür aşırı durumlar, güneş ışığına maruz kalmanın ardından hızla soğuk ortamların yaratacağı termal stresi beraberinde getiriyor.

Çözüm olarak ekip, “çift moleküler güçlendirme” adını verdikleri iki adımlı bir yaklaşım geliştirdi. İlk olarak kristallerin zayıf noktalarını güçlendiren bir malzeme eklenerek yapının bütünlüğü pekiştirildi; ardından aktif katman ile alt yüzey arasında kuvvetli bir kimyasal bağ kuruldu. Bu iki adım sayesinde, sıcaklık değişimleri sırasında oluşan mekanik gerilmeler hücreye daha az zarar veriyor. Sonuç olarak elde edilen yapı, yalnızca dayanıklılığı artırmakla kalmıyor, aynı zamanda performansı da belirgin biçimde yükseltiyor: yüzde 26’nın üzerinde güç dönüşüm verimliliği ve aynı koşullarda üretilen bir referans hücreye göre yaklaşık %3 daha yüksek verimlilik elde edildi.

Çalışmanın başyazarı Erkan Aydın, tane sınırları ile arayüzlerin hedefli güçlendirilmesinin mekanik stabiliteyi önemli ölçüde yükselttiğini belirtirken, bu yeni yaklaşımın yalnızca uzay için değil dünyanın zorlu çevre koşullarında çalışan güneş enerjisi sistemleri için de potansiyel taşıdığını vurguladı. Erkan Aydın’ın bu alandaki önceki başarısına atıf yapan ekip üyeleri arasında Cem Yılmaz, Ali Buyruk, Caner Değer, İlhan Yavuz ve Esma Uğur da bulunuyor.