Finlandiya, rekor kıran 24.700 saatlik ömre ve %18 verimliliğe sahip güçlü güneş hücresini tanıttı

Finlandiya, rekor kıran 24700 saatlik ömre ve %18 verimliliğe sahip güçlü güneş hücresini tanıttı

Araştırmacılar, organik güneş hücresi teknolojisinde önemli bir atılım yaparak, verimliliklerini ve kararlılıklarını engelleyen önemli bir zorluğun üstesinden geldiler.

Finlandiya'nın Abo Akademi Üniversitesi'nden bir grup, daha önce tanımlanmamış bir kayıp sürecini keşfederek ve çözerek organik güneş hücrelerinin daha etkili ve dayanıklı hale gelmesinin önünü açtı. Bunun gelecekteki büyük ölçekli üretim için sonuçları olabilir.

Araştırmaları, alanı 1 cm² olan ve verimliliği %18'den fazla olan yapı-ters organik güneş hücreleriyle etkileyici bir ilerleme gösterdi.

Dahası, beyaz ışık ışınımı altında hücreler 24.700 saatlik eşsiz bir uzun ömür sergiledi. Bu, yaklaşık 16 yıllık tahmini çalışma ömrüyle organik güneş hücreleri için bilinen en uzun uzun ömre karşılık geliyor.

Abo Akademi Üniversitesi'ndeki Organik Elektronik Araştırma Grubu, bulguları Çin'deki Suzhou Nano-Teknoloji ve Nano-Biyonik Enstitüsü'nde Profesör Chang-Qi Ma liderliğindeki grupla iş birliği yaparak üretti.

Daha önce, Çinli bir üretici olan Trina, laboratuvar testlerinde %25,44 verimlilik oranına ulaşan büyük yüzeyli n tipi tamamen pasifleştirilmiş heterojunction (HJT) modülleriyle güneş modülü verimliliğinde yeni bir dünya rekoru kırmıştı.

Organik güneş hücrelerinin cazibesi

Organik fotovoltaikler benzersiz avantajları nedeniyle ilgi görmüştür. Bu hücreler hafif, esnektir ve enerji açısından verimli süreçlerle üretilir.

Organik güneş hücrelerinin güç dönüştürme verimliliği son beş yılda önemli ölçüde artmış olup, standart tasarımlar şu anda laboratuvar ortamlarında %20'yi aşmaktadır.

Bu gelişmelere rağmen, uzun vadeli kararlılığı etkileyen havaya ve güneş ışığına maruz kalmanın getirdiği malzeme bozulması sorunları yaygın kullanımlarını engellemektedir.

Araştırmacılar, bu zorlukların üstesinden gelmek için yapı-ters veya n-i-p güneş hücreleri gibi alternatif tasarımlara bakmışlardır. Bu tasarımlar, en üstteki temas katmanında daha kararlı malzemeler kullanarak dayanıklılığı ön planda tuttukları için daha uzun ömürlü güneş hücreleri için olası bir alternatiftir.

Ancak çalışmalar, tarihsel olarak, etkinliklerinin geleneksel tasarımların gerisinde kaldığını iddia ediyor.

Kayıp mekanizmasını çözme

Abo Akademi ekibi, yapı-ters organik güneş hücrelerinde kritik bir sorun tespit etti: genellikle çinko oksit gibi metal oksitlerden yapılan alt temas tabakası, dar bir rekombinasyon alanı oluşturuyor. Bu, fotoakım kaybına yol açarak hücrenin genel verimliliğini azaltıyor.

Bu sorunu çözmek için araştırmacılar, alt temasa ince bir çözücüyle işlenmiş silikon oksit nitrat (SiOxNy) tabakası uyguladı. Bu pasifleştirme tabakası, rekombinasyon alanını ortadan kaldırarak hem verimliliği hem de kararlılığı önemli ölçüde artırdı.

Kayıp mekanizmasını ele almanın yanı sıra, bu yeni metodoloji, bu tekniğin organik güneş hücrelerinin büyük ölçekli üretimine dahil edilmesi için de umut vadediyor.

Ekip, organik fotovoltaiklerin hafif ve esnek tasarımları ve enerji açısından verimli üretimleri nedeniyle sürdürülebilir enerji çözümleri için çok fazla potansiyele sahip olduğuna inanıyor.

Araştırmacılar, rekor kıran verimlilik ve kullanım ömrüne ulaşarak, bunun organik güneş hücrelerini yaygın kullanım için daha pratik ve güvenilir bir seçenek haline getirme yolunda önemli bir adım olduğuna inanıyor. Ekip bir açıklamada, "Çalışma, yöntemin verimli ve kararlı organik güneş hücrelerinin büyük ölçekli üretiminde kullanılma potansiyelini vurguluyor" dedi.

Kaynak: IE