Yenilenebilir enerji sektöründe verimlilik arayışı sürerken, Güney Kore'den gelen bir araştırma haberi, güneş enerjisi teknolojilerinde yeni bir dönemin kapısını araladı. Daejeon'daki Kore Enerji Araştırma Enstitüsü (KIER) ve Chungbuk Ulusal Üniversitesi'nden oluşan ortak bir ekip, silikon tabanlı en verimli teknoloji olarak kabul edilen Silikon Heterojunksiyonlu (SHJ) güneş hücrelerindeki verim kaybının temel nedenlerini ortaya çıkardı. Dr. Hee-Eun Song ve Prof. Dr. Ka-Hyun Kim liderliğindeki çalışma, mevcut teknolojinin sınırlarını aşmak için geliştirilmiş bir yaklaşım sunuyor.
GELENEKSEL YÖNTEMLERİN ÖTESİNDE
SHJ güneş hücreleri, kristalin silikon ile ince amorf silikon katmanlarını birleştirerek yüksek performans sunsa da, yük taşıyıcılarını hapseden mikroskobik kusurlar nedeniyle tam potansiyeline ulaşamıyordu. Bilim insanları bugüne kadar bu kusurları tespit etmek için ‘Derin Seviye Geçiş Spektroskopisi’ (DLTS) adı verilen bir teknik kullanıyordu. Ancak bu geleneksel yöntem, milisaniyeler içinde gerçekleşen değişimleri yalnızca ‘anlık görüntüler’ halinde yakalayabildiği için, karmaşık katmanlara sahip SHJ hücrelerindeki kusurları tam olarak analiz etmekte yetersiz kalıyordu.
Koreli ekip, bu sınırlamayı aşmak amacıyla DLTS iş akışını geliştirdi. Sinyalin tamamını zaman içinde izleyebilen yeni bir yorumlama yöntemi sayesinde, daha önce tek bir kusur olduğu sanılan yapının aslında iki farklı ve bağımsız kusur türünden oluştuğu keşfedildi.
İKİ FARKLI KUSUR TÜRÜ TANIMLANDI
Yapılan analizler sonucunda, kusurlardan birinin ‘yavaş ve derin seviyeli’, diğerinin ise ‘hızlı ve sığ seviyeli’ özellikler gösterdiği belirlendi. Araştırmacılar, bu bileşenlerin enerji seviyelerini, cihaz içindeki mekansal konumlarını ve atomik bağ yapılandırmalarını ayrı ayrı haritalandırmayı başardı. Çalışmada ayrıca, SHJ üretiminde kritik bir element olan hidrojenin, bu kusurların yapılandırmasını değiştirmede önemli bir rol oynadığı ortaya kondu.
ENDÜSTRİYEL UYGULAMA ALANLARI GENİŞ
KIER Fotovoltaik Araştırma Bölümü'nden Dr. Hee-Eun Song, bu çalışmanın yüksek verimli güneş hücrelerinin geliştirilmesini hızlandıracağını belirterek, "Bu keşif, tescilli teknolojilerimizi kullanarak dünya standartlarında tandem güneş hücreleri üretmemizi sağlayacak" dedi.
Prof. Dr. Ka-Hyun Kim ise geliştirilen analiz yönteminin sadece güneş enerjisi sektörüyle sınırlı kalmayacağını vurguladı. Kim, "Bu yöntem; sensörler, LED'ler ve CMOS cihazları da dahil olmak üzere çok çeşitli yarı iletken ve ekran teknolojilerinde uygulanabilir. Kusurlar ve pasivasyon arasındaki ilişkiye dair sağladığımız temel anlayış, endüstri genelinde kalite ve performansı artıracaktır" ifadelerini kullandı.
