Güneş pilleri genellikle gelen güneş ışığındaki enerjinin yüzde 20’sinden daha fazlasını elektriğe dönüştüremiyor. Çünkü güneş pilleri gelen ışığın sadece belirli dalgaboylarını yakalayabiliyorlar. Almanya’nın Fraunhofer Enstitüsü Güneş Enerji Sistemleri’nden araştırmacılar gelen ışığın yüzde 44.7’sini dönüştürebilen bir güneş pili geliştirdiler. Bu yeni bir rekor! Bu güneş pili gelen ışığın spektrumun her bir kısmını absorbe edecek şekilde tasarımlanan üst üste oluşturulan dört althücre ile güneş ışığını yoğunlaştıran bir mercekten oluşmaktadır. Araştırmacılar bu güneş pilinin güneş enerjisi santrallerinde kullanılmak üzere 5.2 milimetrelik prototipinin geliştirilmesinin 2-3 yıl alacağını tahmin ediyorlar.
Bu yeni geliştirilen güneş pilinin hangi yarıiletken katmanlardan oluştuğu ve hangi dalgaboylarından fotonları yakaladığı aşağıdaki grafikte gösterilmiştir.
En yüksek verimli güneş pilinin nasıl çalıştığını ise şöyle özetleyebiliriz:
- Güneş ışığı Fresnel olarak bilinen çok yönlü merceklerin içinden geçer. Bu mercek güneş ışığını odaklar ve bu odaklama güneş pilinin alt kısmına 297 güneş eşdeğerinde enerji sağlamaktadır.
- İlk althücre, galyum indiyum fosfitten yapılmıştır ve ışığın kısa dalgaboylarında gelen fotonları yakalar. Bu althücrenin altındaki diğer althücreler giderek daha uzun dalgaboylarındaki fotonları yakalama becerisine sahip malzemelerden yapılmıştır üstteki şekilde olduğu gibi.
- Her bir althücre bir elektrik alan üreten çeşitli yarıiletken katmanlardan oluşur. Fotonlar bu althücrelere ulaştıkça elektronları uyarırlar ve elektronların althücreden iletime katılmasını sağlarlar.
- Bu serbest kalan elektronlar althücrelerin sonuna ulaştıklarında, metal bir kontak onları doğru akım olarak çıkış terminaline doğru ilerletir.
Gökhan Atmaca, MSc. twitter.com/kuarkatmaca | facebook.com/anadoluca
Kaynak: http://www.popsci.com/article/technology/how-it-works-highest-efficiency-solar-cell
