Küresel elektrik tüketimi hızla artarken, verimli ve sürdürülebilir enerji dönüşüm teknolojilerine duyulan ihtiyaç da büyüyor. Uluslararası Enerji Ajansı’na göre elektriğin toplam enerji tüketimindeki payı yaklaşık 25 yıl içinde yüzde 50’yi aşabilir. Bu bağlamda, düşük maliyetli, hafif ve esnek halojenür perovskitler, hem güneş pilleri hem de LED’ler için en umut verici malzeme ailelerinden biri olarak öne çıkıyor. Ancak perovskitlerin hızla bozunabilmesi ve kararsız faz davranışları, performansın tam potansiyeline ulaşmasını engelliyor.
DÜŞÜK SICAKLIK YAPISI
Chalmers Teknoloji Üniversitesi’nde yürütülen çalışmada araştırmacılar, grubun kilit üyesi olan formamidinyum kurşun iyodür (FAPbI₃)’ün düşük sıcaklık fazına ilişkin uzun süredir çözülemeyen bir yapısal sorunu aydınlattı. Bu fazı anlamak, hem tek bileşenli malzemeyi hem de iki farklı perovskitin karıştırılmasıyla elde edilen kararlı kompozitleri tasarlayıp kontrol etmek için kritik önem taşıyor.
MAKİNE ÖĞRENİMİ ATAĞI
Ekip, standart simülasyon yöntemlerini makine öğrenimiyle birleştirerek binlerce kat daha uzun simülasyonları mümkün kıldı. Böylece modeller, geleneksel yüzlerce atomluk ölçekten milyon atom seviyesine çıkarıldı ve gerçek dünyaya çok daha yakın dinamikler yakalandı. Bu yaklaşım, perovskit ailesinin karmaşık yapısal ve elektronik özelliklerini izlemek için gereken süper bilgisayar kaynaklarını verimli kullanmayı sağladı.
GERÇEK DÜNYA ÖLÇEĞİ
Modeller, FAPbI₃’ün soğuma sırasında formamidinyum moleküllerinin yarı kararlı bir durumda kaldığını ortaya koydu; bu da malzemenin faz kararlılığı ve performans dinamikleri açısından kayıp halkayı tamamladı. Araştırma ekibi, farklı senaryolarda perovskit davranışını test ederek, olası bozunma yollarını ve kararlılığı artırabilecek karışım stratejilerini teorik olarak haritaladı.
DENEYSEL DOĞRULAMA YAPILDI
Model sonuçlarının gerçekliği, Birmingham Üniversitesi’ndeki deneysel ortaklarla yapılan çalışmalarla 200 °C’ye kadar soğutma deneyleri üzerinden doğrulandı. Simülasyon–deney uyumu, elde edilen yapısal açıklamanın güvenilirliğini pekiştirdi ve karmaşık halojenür perovskitlerin gelecekte nasıl modellenip analiz edileceğine dair somut bir metodoloji sundu.
ESNEK CİHAZ HEDEFİ
Araştırmanın açtığı yol, ince, esnek ve düşük maliyetli güneş pilleri ile yüksek verimli LED’lerin tasarımında doğrudan etkili olabilir. Perovskit karışımlarının optimum oranlarda kontrolü ve düşük sıcaklık fazlarının mühendisliği sayesinde, cep telefonlarından bina cephelerine kadar geniş yüzeyleri kaplayabilecek yüksek verimli fotovoltaik malzemelerin önü açılıyor.
