Yeni Bir Güneş Paneli Türü Piyasaya Çıkıyor

Genelmekanik, haber


PEROVSKİTE GÜNEŞ PANELİ

Bilimsel bir keşfin öneminin açıklığa kavuşturulması biraz zaman alır. İlk perovskit, 1839’da Ural dağlarında bir kalsiyum, titanyum ve oksijen bileşiği bulunduğunda ve bir Rus mineraloğu olan Kont Lev Perovski’ nin adı geçtiğinde pek bir şey anlaşılmadı. Bununla beraber, isim, orijinalin kristal yapısını paylaşan bir dizi başka bileşiği tanımlamak için çoğul olarak kullanılmıştı. 2006 yılında Japonya’daki Toin Üniversitesi’nden Tsutomu Miyasaka, bazı perovskitlerin yarı iletkenler olduğunu ve yeni bir güneş pili tipinin temeli olarak belirli bir vaatte bulunduğunu keşfettiğinde ilgi çekti.

2012 yılında İngiltere’deki Oxford Üniversitesi’ nden Henry Snaith ve meslektaşları, perovskit güneş pillerini bir verimliliğe (bir hücrenin ışığın elektrik akımına ne kadar iyi dönüştüğü ile ölçüldüğünde)% 10’un biraz üzerinde bir yol bulmuşlardır. Bu, Dr Snaith’in, yeni güneş materyalleri geliştirmek için ortak kurduğu bir firma olan Oxford Photovoltaics’ in yönünü, perovskite (perovskite) ve tek başına perovskite dönüştürmeye yöneltmişti. İlerleme devam etti ve şimdi de, aynı şeyleri yapmak için 2014’te kurulan bir Polonya şirketi olan Saule Technologies ve Saule Technologies, ilk ticari perovskit güneş pillerini pazara sunmaya yakın.

Bugün% 10 bir laboratuvarın koşullanma koşullarında bir perovskit hücresi için oldukça mütevazı bir verimlidir. Laboratuvar hücreleri için% 22’nin üzerinde değerler artık rutin. Bu, bu hücrelerin, silikondan yapılmışlarla karşılaştırılabilir olmasını sağlar, çünkü güneş panellerindeki hücrelerin çoğu, bu silikon hücrelerinin deneysel değil, ticari olmasına rağmen. Bununla birlikte, silikon hücrelere sahip oldukları kadar uzağa ulaşmak için 60 yıldan daha uzun bir süreye sahipti ve bu element muhtemelen maksimum pratik seviyesine yakındı. Yani, ondan sıkmak için daha fazla şey olmayabilir, oysa perovskites daha yüksek gidebilir.

Perovskit hücreler, aynı zamanda, yaygın olarak kullanılan endüstriyel kimyasallar ve metallerden ucuz bir şekilde üretilebilir ve rulodan ruloya seri üretim süreçlerinde esnek plastik filmlere basılabilirler. Tersine silikon hücreler serttir. Yüksek sıcaklık gerektiren bir işlemde ince dilimlenmiş, son derece saf silikonlu gofretlerden yapılmıştır. Bu, fabrikaları onlara pahalı bir teklif üretmek için tasarlandı.

Silikon ile Yarış

Öyleyse, perovskites güneş enerjisinin işini dönüştürüyor olmalı. Ama işler asla bu kadar basit değildir. Birincisi, birçok yeni teknolojide olduğu gibi, bir laboratuvarda ve bir fabrikada endüstriyel ölçekte neyin küçük çapta çalıştığı arasında bir fark vardır. Bir şeyin nasıl üretileceğini öğrenmek biraz zaman alır. Ayrıca, materyaller olarak perovskitler, problemsiz değildir, özellikle de yüksek sıcaklıklarda kararsız olan ve neme duyarlı olan ve her ikisi de hücrelerin ayrışmasına neden olabilen bir eğilimdir. Bu tür özellikler, açık havada iki veya üç on yıl sürmesi beklenen bir ürünün başarısı için elverişsizdir. Araştırmacılar, daha dayanıklı ve su geçirmez perovskite’ler yaparak bu eksiklikleri çözmeye başlıyorlar.

Ama başarılı olsalar bile, üçüncü bir değerlendirme var. Bu, yeni çıkan hücrelerin 2017 yılında 160 milyar dolar yatırım yapan ve silikonun nasıl kullanılacağı ve nasıl kullanılacağı hakkında bilgi sahibi olan yerleşik bir güneş enerjisi sektörüne karşı çıkmak zorunda kalacaklarıdır.

O zaman, perovskites’in ihtiyacı olan şey, bu endüstriyi onları kullanma güvenini sağlayacak bir kayıttır. Bunu yapmak için, hem Oxford Photovoltaics hem de Saule, yeni malzemeleri piyasaya sürdürebilmeleri için büyük firmalarla birlikte çalışmaktadır.

Oxford Fotovoltaikler söz konusu olduğunda kurulan ürünler silikon güneş pilleridir. Sözde iki tandem hücrenin ardındaki fikir, ilgili iki materyalin birlikte spektrumun daha fazlasını temizleyip elektriğe çevirebilmesidir. Bu, perovskit üst tabakanın, spektrumun mavi ucunda kuvvetli bir şekilde absorbe edilmesi ve alt silikon tabakanın, kırmızı uca doğru düşen dalga boylarını yakalamak üzere ayrılmasıyla yapılır. Bu kombine panelin verimliliğini% 20-30 artırır, diyor Oxford Photovoltaics’in patronu Frank Averdung. Bu türden Tandem hücreleri, güneş paneli üreticilerinin, tek başına silikonun ulaşabileceği herhangi bir şeyin ötesinde bir performans sunmalarına izin verecektir. Bu tür paneller elbette daha fazla maliyete yol açacaktı; ancak performanstaki artış, Bay Averdung’un, watt başına maliyeti artırdığını ve zaman içinde azaltabileceğini söylüyor.

Oxford Photovoltaics, Almanya’da, standart endüstriyel süreçler olarak tanımladığı şekilde, gelecek yıl tandem hücreler üretmeye başlamak için bir üretim hattı kuruyor. Fabrika, diğer üreticilere lisanslanacak olan teknolojiyi göstermek için kullanılacaktır. Bazı detaylar hala gizlidir, çünkü şirket büyük ancak isimsiz bir güneş enerjisi firmasıyla çalışmaktadır.

Tandem yaklaşımı, pazara giren perovskitlerin bariyerini düşürür ve yeni malzemelerin çeşitli endüstri standartlarını karşılayacak şekilde gösterilmesini sağlar. Ancak, sadece yarım bir ev olarak tasarlanmıştır. Sonunda Bay Averdung, perovskites’in sadece geleneksel panellerde değil, bağımsız hücreler olarak hareket edeceğine inanıyor. Yarı saydam oldukları için, perovskit filmler aynı zamanda pencereleri güneş jeneratörlerine çevirmek için de kullanılabilir.

Bu arada Saule, ince plastik tabakalarda kendi perovskit hücrelerini üretmek için inkjet baskı kullanıyor. Şu anda bunları A4 boyutunda (210mm x 297mm) açabilir, ancak bir metrekare alanlı versiyonları üretmek için süreci ölçeklendirir. Saule’nin levhaları% 10’luk bir verimliliğe sahip, bu yüzden henüz güneş enerjisi çiftliklerinde bulunan silikon paneller için bir eşleşme olmadı. Ancak şirketin kurucu ortağı olan Artur Kupczunas, perovskit tabakaların ucuzluğu, esnekliği ve ağırlığı ile birlikte% 10’luk bir verim ile bu levhaların binaların dış cephelerine uygulanmasının haklı olduğunu söylüyor. Saule’nin arkaya binmeyi umduğu kurulu ürünler, bu dış yapıları inşa etmek için kullanılan bileşenlerdir.

Basın gücü

Bu amaçla Saule, Avrupa’nın en büyük inşaat gruplarından biri olan Skanska’ya, perovskit baskılı kağıtları, cepheleri yapmak için kullanılanlar gibi bazı bileşenlerine dahil etme hakkı verdi. Bu, duvarların elektrik üretmesine izin verecek, böylece bir binanın karbon ayak izini azaltacak ve daha kendi kendine yeterli hale getirecektir. Skanska, bu yıl sonra muhtemelen Polonya’da bir ofis bloğundaki levhaları test etmeyi planlıyor.

Levhalar alt tabakalarına saha dışına ekleneceğinden, Bay Kupczunas’ın ek kurulum masrafı olmayacağını belirtti. Zamanla, levhaların verimliliğinin laboratuvar koşullarında elde edilen% 26’ya doğru artmasını bekliyor. Baskı işlemi, farklı uygulamalar için farklı boyutlardaki levhaların üretilmesini de kolaylaştırır. Düşük ışıkta silikondan daha iyi çalışmalıdırlar, bu da bulutlu günlerde daha fazla elektrik üretecekleri anlamına gelir.

Perovskites artık silikon güneş pilleri için ciddi zorluklar. Bu başarılı olacağı anlamına gelmez. Teknolojinin tarihi, bu alanda ve diğerlerinde, iyi görünen fikirlerle dolu (ve aslında, çoğu zaman mevcut alternatiflere göre teknik olarak üstünydi) ama yine de yol kenarından düştü. Görevliliğin gücü göz ardı edilmemelidir. Silikon bazlı güneş enerjisinin fiyatı, son on yılda, özellikle de Çin’in devasa yatırımlarının bir sonucu olarak, önemli ölçüde düştü.

Bununla birlikte, Cambridge Üniversitesi’nde bir optik-elektronik araştırma grubunu yöneten Sam Stranks’ın gözlemlediği gibi, yenilenebilir enerjiye olan talep, üretimde büyük bir artışa ihtiyaç duyulacak şekildedir. Perovskites’in her ikisinin de paylaşma şansına sahip olduğuna inanıyor, çünkü hem ucuz hem de teknolojik mandalın daha fazla dönüşünün, silikonun uyuşmayacağı şekilde verimliliğini artıracağını düşünüyor.

Birçok kimyasal kombinasyon perovskit kristal yapısına neden olduğu ve her birinin farklı optik özelliklere sahip olduğu için, bir hücrenin kimyasını seçerken, aynı zamanda Oxford Photovoltaics’in tandem silikon-perovskit hücreleri ile zaten yaptığı gibi, absorbe ettiği spektrumun hangi kısmının seçildiğini de seçmek anlamına gelir. Stranks, zamanla silikonun, tandem hücreleri tamamen perovskite katmanlarından çıkararak döngüden kesilebileceğini düşünüyor. Bu, hesaba katıyor, verimlilik seviyelerini yaklaşık% 36’ya kadar yükseltebiliyor. Ve eğer bu olursa, silikon güneş hücrelerini gölgelere sürükleyebilir.

” Bu web sitsinde paylaşılan içerikler tamamen bilgi ama.lı olup bağlayıcı belge niteliği taşımaz”.

” Bu içerik; Helios’un Kristali başlığıyla Bilim ve teknoloji bölümünde yer alır”.
 Kaynak : ” The Economist, 25/11/2018 tarihinde erişildi.