Günümüzde güneş enerjisi giderek yaygınlaşan bir yenilenebilir enerji kaynağı olarak dikkatleri çekiyor. Son yıllarda da güneş pillerinin daha verimli ve daha az maliyetli olmasına yönelik gelişmeler de bu ilgiyi takip etmektedir. Ancak güneş enerjisi ile ilgili büyük bir dezavantaj vardır. Güneş pillerinin yağmur yağdığında enerji üretemiyor olması güneş enerjisi ile ilgili zayıf noktalardan sadece biri. Görünen o ki, Angewandte Chemie dergisinde Çinli araştırmacılar tarafından yayınlanan “A Solar Cell That Is Triggered by Sun and Rain” başlıklı makaleye göre bu durum değişebilir. Bu makalede araştırmacılar tüm hava durumu koşullarında çalışabilen güneş pilleri için yeni bir yaklaşım geliştirdiklerini belirtiyorlar. Bu yaklaşıma göre bu güneş pillerinde hem gün ışığı hem de yağmur damlalarıyla enerji üretimi tetikleniyor.
Güneş enerjisinin elektriğe dönüştürülmesi için, Çin’deki Ocean Üniversitesi ve Yunnah Normal Üniversitesi’nden araştırmacılar yüksek verimli boya-duyarlı güneş pili geliştirdiler. Yağmurda bile elektrik üretimi için, araştırmacılar bu güneş pilini bir grafen ince-film ile kapladılar.
Bilindiği üzere grafen malzemesi karbon atomlarının bir bal-peteği örgüsü ile birbirine bağlı olduğu iki boyutlu bir karbon allotropudur. Grafitin mekanik olarak soyulması ya da oksidasyonu ile grafen malzemesi hâlihazırda hazırlanmaktadır. Elektriği çok iyi bir şekilde iletmesi ve tüm bir katman boyunca serbest hareket edebilen elektronlara sahip olması ile grafen eşsiz elektronik özelliklere sahiptir. Sıvı bir çözeltide, grafen Lewis asit-baz etkileşmesi sonucu kendi elektronlarıyla pozitif yüklü iyonları bağlayabilir. Bu özellik çözeltilerden organik boyalar ve kurşun iyonları kaldırmak için grafen-temelli işlemcilerde hâlihazırda kullanılmaktadır.
Bu olgu araştırmacılara yağmur damlalarından enerji elde etmek için grafen elektrotları kullanma ilhamını verdi. Çünkü yağmur damlaları tam olarak saf su değildir ve pozitif ve negatif iyonları ayrıştıran tuzu içermektedir. Sodyum, kalsiyum ve amonyum iyonlarını kapsayan pozitif yüklü iyonlar grafenin yüzeyine bağlanabilir. Yağmur damlası ve grafen arasındaki temas noktasında, su pozitif iyonlarca zenginleşmiş hale gelir ve grafen de yerel olmayan elektronlarca zenginleşir. Bu durumda elektronlar ve pozitif yüklü iyonlardan oluşan bir çift katman oluşur. Bu çift katmana pseudokapasitör (sözde kapasitör) denilmektedir. Çift katmanda oluşan potansiyel farkı voltaj ve akım üretmek için yeterlidir. Dolayısıyla grafen katmanı ile kaplanarak geliştirilen yeni güneş pilleri yağmur yağdığında da elektrik üretmeye devam edebilir.
Gökhan Atmaca, MSc.
Takip: twitter.com/kuarkatmaca
İletişim: facebook.com/anadoluca
Kaynak:
Nanowerk
