DÜNYA yüzeyine her an 89 bin terawatt güneş enerjisi ulaşıyor. Bu enerjiyi hasat etmede önemli aşamalar kaydetmiş olsak da mevcut teknolojimiz güneş spektrumunun tüm potansiyelini yakalayamıyor. Güney Koreli bilim insanları, altın nanoküreler kullanarak termal tabanlı cihazlar ile güneş spektrumunun tamamını yakalamanın bir yolunu geliştirdiklerini duyurdu.
Geliştirilen yeni teknoloji ürünü plazmonik süper küreler, güneş ışığını en verimli şekilde yakalamak üzere tasarlanmış. Güneş radyasyonu ultraviyole (%3-5), görünür (%40-45) ve kızılötesi (%50-55) dalga boylarını kapsıyor. Bugüne kadar geliştirilen teknolojilere baktığımızda fotovoltaik (PV) hücreler, öncelikle görünür ışığı ve yakın kızılötesi spektrumun bir kısmını elektriğe dönüştürüyor ve kalan enerjinin büyük bir kısmını kullanmadan bırakıyor. Konsantre güneş sistemleri, aynalar kullanarak daha geniş dalga boylarını topluyor, ancak büyük ölçekli altyapı gerektiriyor ve hâlâ mükemmel şekilde emici olmayan alıcı malzemeler kullanıyor. Güneş-termal kolektörler ise görünür ve kızılötesi ışığı nispeten iyi emiyor, ancak verimlilikleri ne yazık ki nadiren tam emilim sağlayan yüzey kaplamaları ile sınırlı kalıyor.
2.5 KAT DAHA FAZLA GÜÇ
Bu yeni teknolojinin temeli, özel bir çözelti içinde geliştirilen reaksiyonla bir araya gelen binlerce altın nanopartikülünün oluşturduğu mikrometre ölçekli ‘süper küreler’ diyebileceğimiz yapılardan müteşekkil. Bu sürecin ardından yeni bir nitelik kazanan çözelti, termoelektrik jeneratörün seramik yüzeyine akıtılıyor ve güneş ışığını verimli bir şekilde yakalayan yoğun, dokulu bir film oluşturuluyor. Filmin içindeki plazmonik süper küreler, görünür ve yakın kızılötesi dalga boylarında fotonları yakalayarak bu enerjinin büyük bir kısmını ısıya dönüştürüyor. Bu da güneş spektrumunun yaklaşık yüzde 90’ının emilmesini sağlayarak termal enerji yakalama verimliliğini önemli ölçüde artırıyor. Böylece geleneksel nanopartikül kaplamalara göre yaklaşık 2.5 kat daha fazla güç üreten daha güçlü bir sıcaklık gradyanı oluşturuyor.
PRATİK VE ETKİLİ BİR YOL
Buluş, bilim insanları tarafından güneş spektrumunun tamamını toplamak için basit ama etkili bir yol olarak nitelendiriliyor. Bu kaplama teknolojisi laboratuvardan çıkarılıp aktif enerji uygulamalarına entegre edildiğinde yüksek verimli güneş-termal ve foto-termal sistemlerin sorunlarını önemli ölçüde azaltabileceği düşünülüyor. Bu buluşu performans vaadi kadar çekici kılan bir diğer önemli tarafı pratikliği. Üretim ve uygulaması karmaşık değil. Daha da önemlisi, teknolojinin mevcut, ticari olarak temin edilebilen cihazlarla uyumlu olması. Yani tüm testler tamamlandığında hayata geçirilmesi çok zor olmayacak. Araştırma, ACS Applied Materials & Interfaces dergisinde yayınladı.
