Bilim insanları, güneş termoelektrik jeneratörlerinin (STEG) verimliliğini önemli ölçüde artıran yeni bir organik fototermal kokristal sınıfı geliştirerek, giyilebilir elektroniklerden ışıkla iletişime uzanan birçok alanda kullanılabilecek çığır açıcı bir malzeme elde etti.
Çin’deki Nanchang, Soochow ve Nanjing Üniversitelerinden araştırmacılar, açık kabuklu radikal Br₂NDA’yı elektron alıcısı olarak kullanarak koronen-Br₂NDA (CBC) adlı bir fototermal yük transfer kokristali tasarlayıp sentezledi. Koronen ve Br₂NDA'nın birleşimiyle elde edilen bu malzeme, basit bir çözelti yöntemiyle kendiliğinden iğne benzeri mikro çubuklar halinde birleşerek güçlü ışık emme ve ısı dönüşüm özellikleri kazandı.
YÜKSEK DÖNÜŞÜM VERİMLİLİĞİ
Yapılan testlerde CBC kokristali, 808 nm yakın kızılötesi ışık altında saniyeler içinde 86 °C'ye ulaştı ve yüzde 67,2'lik fototermal dönüşüm verimliliğiyle (PCE) önceki birçok organik malzemeyi geride bıraktı. Ayrıca malzeme, ısıtma-soğutma döngülerinde termal kararlılığını ve performansını korudu.
CBC’nin moleküler yapısı, X-ışını kırınımı (XRD), UV-Vis absorpsiyonu, fotolüminesans ve NMR gibi ileri analiz teknikleriyle incelendi. Yapılan analizlerde, bileşenleri arasındaki güçlü yük transferi etkileşimleri doğrulandı. Malzemenin geniş bir ışık spektrumunu emdiği, kırmızıya kayma gösterdiği ve fotolüminesans söndürme ile radyasyonsuz enerji geçişlerinde etkin olduğu tespit edildi.
GÜNEŞLE GÜÇLENEN PERFORMANS
Gerçek dünyaya yönelik testlerde CBC kokristali, şeffaf bir reçineye gömülerek fototermal bir mürekkep haline getirildi ve bir termoelektrik jeneratörün yüzeyine uygulandı. 2 güneş şiddetinde simüle edilmiş ışınım altında CBC kaplı jeneratör, 70,3 °C’ye ulaşarak kaplanmamış jeneratöre göre yüzde 375 daha fazla gerilim üretimi sağladı.
IŞIKLA VERİ AKTARIMI
Araştırma aynı zamanda CBC kokristalinin ışıkla iletişimde de etkili olduğunu gösterdi. Lazer ışını yoğunluğu ve süresi değiştirilerek gönderilen Morse kodu benzeri sinyaller, temassız veri aktarımı ve giyilebilir şifreleme sistemleri için umut verici sonuçlar sundu.
YENİ NESİL ENERJİ SİSTEMLERİ İÇİN UMUT
Araştırmacılar, bu yeni sınıf kokristallerin basit üretim süreçleri, yüksek termal performansları ve çok yönlü kullanım olanakları sayesinde, organik malzemelerin güneş termoelektrik sistemlerine entegrasyonunda önemli bir dönüm noktası sunduğunu belirtti. Şebeke dışı, taşınabilir ve akıllı enerji sistemleri alanında CBC gibi malzemelerin gelecekte kritik rol oynaması bekleniyor.
