Perskovit güneş hücresinde 'moleküler pres' devrimi: Verimlilik %26'ya ulaştı

Çinli bilim insanları, güneş enerjisi sektöründe ‘geleceğin teknolojisi’ olarak görülen perovskite pillerin en büyük zayıflığı olan dayanıklılık sorununu çözmek için yeni bir yöntem geliştirdi. ‘Moleküler Pres Tavlama’ stratejisiyle üretilen piller, aşırı sıcak ve neme karşı 2.000 saatten fazla direnç göstererek yüzde 26,6 verimliliğe ulaştı.

Güneş enerjisi endüstrisinde düşük maliyeti ve yüksek performansı ile silikon panellere alternatif olarak gösterilen perovskite güneş pilleri (PSC), ticari kullanıma bir adım daha yaklaştı. Çin'deki Xi'an Jiaotong Üniversitesi araştırmacıları, pillerin üretim sürecinde oluşan yapısal bozulmaları engelleyen ve hücre ömrünü uzatan ‘Moleküler Pres Tavlama’ (MPA) yöntemini geliştirdi.

Science dergisinde yayımlanan çalışmaya göre, bu yeni yöntemle üretilen n-i-p perovskite güneş pilleri, yüzde 26,6 gibi yüksek bir güç dönüşüm verimliliğine (PCE) ulaşmayı başardı.

ZORLU KOŞULLARDA 2.000 SAATLİK TEST

Perovskite pillerin en büyük dezavantajı, ısı ve neme karşı hassas olmalarıydı. Ancak geliştirilen yeni moleküler strateji, bu bariyeri aştı. Test sonuçlarına göre:

• Piller, aşırı sıcak ve yüksek nem koşullarında 2.000 saatten fazla sürekli çalışmaya dayandı.
• Maksimum güç noktası takibi altında 16-17 saatlik operasyonun ardından, başlangıç verimliliğinin yüzde 98,6'sını korumayı başardı.
• 85°C sıcaklık ve yüzde 60 bağıl nem ortamında yapılan testlerde dahi performans kaybı minimize edildi.

HASARI OLUŞMADAN ÖNLÜYOR

Geleneksel üretim yöntemlerinde, perovskite filmleri kristalleşmesi için ısıtıldığında (tavlama), yüzeydeki iyodür kaybı nedeniyle ‘boşluklar’ oluşuyordu. Bu boşluklar, zamanla hücrenin yapısını bozan zayıf noktalara dönüşüyordu. Bilim insanları bugüne kadar bu hasarı oluştuktan sonra onarmaya çalışırken, Xi'an Jiaotong ekibi hasarı kaynağında durdurdu.

Geliştirilen yöntemde kullanılan ‘2-piridiletilamin’ maddesi, kurşun katyonları ile özel bir koordinasyon kompleksi oluşturarak kafes bütünlüğünü koruyor. Bu sayede tavlama sırasında iyot boşlukları gerçek zamanlı olarak onarılıyor ve filmin yapısal bütünlüğü güvence altına alınıyor.

DÜŞÜK MALİYET, YÜKSEK POTANSİYEL

‘Metal-halojenür perovskitler’ olarak adlandırılan bu malzeme ailesi, organik iyonlar ve metallerin kombinasyonundan oluşuyor. Işığı emerek elektronları uyaran bu aktif katman, silikon tabanlı panellere göre çok daha düşük maliyetle üretilebiliyor.

Yeni MPA stratejisinin, perovskite güneş pillerinin ticarileşme sürecini hızlandırması ve yenilenebilir enerji yatırımlarında maliyet/performans dengesini değiştirmesi bekleniyor.