İndiyum ve fosfordan güçlü bir güneş enerjisi nasıl yapılır? İlk olarak, bir yarıiletken arkaplan üzerine altından mikroskopik parçacıklar sıralanır. Tohumlamak için kullanılan altın, kimyasal olarak ayarlanan indiyum ve fosfor bileşikleri üzerinden yaklaşık 1.5 mikrometre boyunda sıralanmış teller olarak büyütülür. Hidroklorik asit ile temizleyip aşındırdıktan sonra bir doğrultuda nanoteller tutulur ve çapları 180 nm olacak şekilde sınırlandırılırlar. Güneş’e maruz kaldıklarında, güneş hücresi olarak işlev gören nanoteller güneş ışığının %14’ünü elektriğe dönüştürebilirler. Bu yüzde ise ucuz ve etkili güneş enerjisi için daha fazla olanaklar açan yeni bir gelişme oldu.
Science dergisinde çevrimiçi olarak yayınlanan bu araştırmaya göre, bu yeni nanotel konfigürasyonu aygıt yüzeyinin sadece yüzde 12’sinin nanotellerle kaplı olsa bile geleneksel indiyum fosfit ince film güneş hücreleri kadar elektrik enerjisi verimliliğine sahip. Bu tür
nanotel güneş hücreleri daha ucuz ve daha güçlü ve eğer endüstriyel olarak işlenebilirlerse yaygın bir kullanım alanı bulabilirler.
Bu indiyum ve fosfor kombinasyonundan oluşan bu yeni yarıiletkenin Güneş’ten gelen ışığın daha fazla absorbe edebileceği düşünülüyor. Çünkü bu tür bir yarıiletken malzemenin yasak band aralığı böylesine bir sonucun oluşması için uygun. Araştırmacılar, malzemenin bu özelliğinden yararlanarak daha fazla güneş ışığından yararlanıp bu tür güneş hücrelerinin verimini artırmayı umuyorlar.
Güneş ışığından daha fazla yararlanmak ve daha ucuz, daha güçlü bir güneş hücresi elde etmek için bu yöntemde anahtar olan şey, indiyum, fosfat gibi bileşiklerin kimyasal olarak temiz bir şekilde hazırlanması kadar nanotellerin büyütülmesi daha iyi bir şekilde kontrol edilmesinde yatıyor. Bu tür yapılar çoklu eklem güneş hücreleri olarak da adlandırılmaktadır. Mümkün olduğu kadar güneş ışığındaki enerjiyi absorbe edebilmek için bir sandviç benzeri katmanlar halinde farklı türlerde yarıiletken malzemelerin birleştirilmesiyle oluşturulan bileşik aygıtlara genel olarak çoklu eklem güneş hücreleri denilmektedir. Böyle çoklu eklem güneş hücrelerinin verimi yüzde 43’ten fazladır. Bu da günümüzdeki en yüksek verimliliğe sahip fotovoltaik aygıtlar olduğu anlamına gelir.
Bu verimliliğe karşın bu tür çoklu eklem güneş hücreleri en pahalı fotovoltaik aygıt türüdür. Buna rağmen bu tür aygıtları daha ucuz hale getirmek için düşük maliyetli lensler kullanarak güneş ışığını hücre üzerine yoğunlaştırılmaktadır. Bu haberde konu ettiğimiz nanotel kaplı güneş hücreleri de aslında bu tür aygıtları daha düşük maliyetli yapmanın yollarından biri olarak geliştirildi. Ancak gelecekte basit ısı ve buharlaştırma tekniklerinin uygulanması ile nanotellerin büyütülmesi de daha basitleşecek. Böylece lensler kullanılarak yapılan yoğunlaştırmaya gerek kalmadan daha ucuz ve daha güçlü güneş hücrelerinin yapımında bu yeni nanotel güneş hücresi yöntemi yaygın bir şekilde kullanılması bekleniyor.
Gökhan Atmaca, MSc. twitter.com/kuarkatmaca | facebook.com/anadoluca
Nanoölçek Aygıtlar ve Taşıyıcı İletimi Grubu
Kuark Moleküler NanoBilim Araştırma Grubu
Kaynak:
http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=nanowire-solar-photovoltaic-cell-achieves-record-efficiency
