Güneş paneli atılımı, yeni kuantum malzemesiyle rekor verimlilik vaat ediyor

Bilim insanları, yeni nesil güneş panellerinin verimliliğini radikal biçimde artırabilecek yeni bir malzeme keşfetti.

ABD'deki Lehigh Üniversitesi'nden bir ekip, geleneksel silikon bazlı güneş pilleri için teorik verimlilik sınırının yüzde 190'ı oranında soğurma verimliliği oranına ulaşabilen bir malzeme geliştirdi.

Lehigh Üniversitesi'nden fizik profesörü Chinedu Ekuma, "Bu çalışma, yakın gelecekte güneş enerjisi verimliliğini ve erişilebilirliğini yeniden tanımlayabilecek yenilikçi yaklaşımları vurgulayarak, sürdürülebilir enerji çözümleri anlayışımızda ve geliştirmemizde önemli bir ilerlemeyi temsil ediyor" dedi.

Malzemenin testleri, kızılötesi ışığı ve elektromanyetik spektrumun görünür bölgelerini emerken özellikle iyi performans gösterdiğini gösterdi.

Malzeme yüzde 190'lık bir harici kuantum verimliliğine (EQE) ulaştı; bu, bir güneş pilinin verimliliğini ölçmek için önemli bir yöntem. EQE oranı, güneş ışığından emilen her foton için bir elektronun oluşumunu temsil eder. Yeni malzemeyle bir fotondan birden fazla elektron toplamak mümkün, dolayısıyla bu kadar yüksek bir EQE oranı elde ediliyor.

Bunu başarmak için yeni malzeme, 'van der Waals boşlukları' adı verilen, katmanlı iki boyutlu malzemeler arasındaki atomik olarak küçük boşluklardan yararlanıyor.

Profesör Ekuma, "Hızlı yanıt vermesi ve artan verimliliği, Cu-ara katkılı GeSe/SnS'nin gelişmiş fotovoltaik uygulamalarda kullanım için bir kuantum malzemesi olarak potansiyelini güçlü bir şekilde gösteriyor ve güneş enerjisi dönüşümünde verimlilik iyileştirmeleri için bir yol sunuyor" dedi.

"Küresel enerji ihtiyaçlarının karşılanmasında önemli bir rol oynayacak yeni nesil, yüksek verimli güneş pillerinin geliştirilmesi için umut verici bir aday."

Profesör Ekuma ve ekibi şimdi bu deneysel materyali mevcut yenilenebilir enerji sistemlerine entegre edilebilecek bir materyale dönüştürmeyi planlıyor.

Araştırma, Çarşamba günü Science Advances dergisinde yayınlanan 'Fotovoltaik uygulamalar için atomik olarak ince CuxGeSe/SnS kuantum malzemesinde kimyasal olarak ayarlanmış ara bant durumları' başlıklı bir çalışmada ayrıntılı olarak açıklandı.

The Independent, bağımsız düşünenlere küresel haberler, yorumlar ve analizler sunan, dünyanın en özgür düşünen haber markasıdır. Güvenilir sesimize ve olumlu değişime olan bağlılığımıza değer veren, bağımsız fikirli bireylerden oluşan devasa, küresel bir okuyucu kitlesi oluşturduk. Değişimi gerçekleştirme misyonumuz hiçbir zaman bugünkü kadar önemli olmamıştı.

Kaynak: The Independent

 

 

Daha fazla ve daha hızlı: Temiz kaynaklardan elde edilen elektrik küresel toplamın %30'una ulaştı

Milyarlarca insan her gün farklı türde enerji kullanıyor ve Ember tarafından Çarşamba günü yayınlanan bir rapora göre 2023, karbondioksit ve metan gibi gezegeni ısıtan kirleticiler yaymayan yenilenebilir enerji kaynakları açısından rekorların kırıldığı bir yıl oldu. Londra merkezli bir düşünce kuruluşu.

Güneş ve rüzgar santrallerinin sayısı hızla artmaya devam ederken, ilk kez dünya çapında üretilen elektriğin %30'u temiz enerji kaynaklarından elde edildi.

Geçen yıl üretilen temiz enerji türlerinden en çok hidroelektrik barajlar üretildi. Bu çoğu yıldır aynı. Ancak Hindistan, Çin, Kuzey Amerika ve Meksika'daki kuraklık, hidroelektrik enerjisinin son beş yılın en düşük seviyesine düşmesine neden oldu. Araştırmalar iklim değişikliğinin kuraklıkların daha hızlı gelişmesine ve daha şiddetli olmasına neden olduğunu gösteriyor.

İnsanlar geçen yıl her zamankinden daha fazla elektrik kullandı, yaklaşık %2 daha fazla, bu da Kanada'nın bir yılda kullandığı kadar bir artış. Bu yeni talebin bir kısmı, binaları hem ısıtmak hem de soğutmak için etkili bir yol olan ısı pompaları ve elektrikli araçlara yönelikti. Aynı zamanda enerji için sudan hidrojen elde etmek için kullanılan özel makineler olan elektrolizörler için de geçerliydi. Bunların hepsi iklim değişikliğine çözüm sağlayan teknolojiler.

Artan diğer talep ise dünya çapında yerler ısındıkça yeni veri merkezlerini beslemek için elektriğe ve iklimlendirmeye olan talepti.

Geçen yıl yeni temiz enerjinin en büyük payını güneş enerjisi oluşturdu. Kömür enerjisinin iki katından fazla güneş enerjisi eklendi. Güneş enerjisinin elektrik üretiminde en hızlı büyüyen kaynak olduğu üst üste 19. yıl oldu. Yıl sonunda güneş enerjisi kurulumlarında bir artış yaşandı ve rapor, 2024'te daha da büyük bir artış yaşanacağını öngörüyor.

Çin, geçen yıl diğer tüm ülkelerden daha fazla yenilenebilir enerji ekledi; küresel olarak yeni güneş enerjisinin %51'i ve yeni rüzgar enerjisinin %60'ı. Çin, Avrupa Birliği, ABD ve Brezilya birlikte 2023'teki yeni güneş enerjisi üretiminin %81'ini oluşturdu.

Ancak Çin aynı zamanda dünya genelinde kömür üretiminin %55'inden sorumluydu ve Çin'in elektrik üretiminin %60'ı kömürden geliyordu. Uluslararası Enerji Ajansı kömürün fosil yakıtlar arasında karbon yoğunluğu en yüksek olan olduğunu söylüyor.

Bilim insanları, kömür gibi yakıtların yakılmasından kaynaklanan emisyonların, Dünya'nın iklimini korumak için hızla azalması gerektiğini söylüyor, ancak fosil yakıtların yakılmasıyla elde edilen elektrikte de bir artış var. Artışın neredeyse tamamından Çin, Hindistan, Vietnam ve Meksika sorumluydu.

Raporda, bazı ülkelerin kuraklığın rezervuarlarının kurumasına neden olması nedeniyle yaşadıkları hidroelektrik enerji kaybını telafi etmek için kömür yaktıkları belirtildi. Bu, iklim değişikliğinin ilk etapta iklim değişikliğine neden olan maddelerin daha fazla kullanılmasına yol açtığı kısır döngünün bir örneğidir.

Temiz enerjideki tüm büyümeye rağmen, fosil yakıtlar hâlâ geçen yıl üretilen küresel elektriğin çoğunluğunu oluşturuyor ve küresel enerji sektörü emisyonlarında %1'lik bir artışa neden oluyor. Bilim adamları, bugün tüm sera gazı emisyonlarını kessek bile, atmosfere halihazırda eklenen kirletici madde miktarı nedeniyle gezegenin yıllarca ısınmaya devam edeceğini söylüyor.

Analistler dünyanın 2024'te daha da fazla elektrik kullanmasını bekliyor. Ancak yenilenebilir enerji üretiminin daha da hızlı büyüyeceği tahmin ediliyor. Bu, fosil yakıtlardan üretilen enerjide %2'lik bir düşüş (333 terawatt-saat) anlamına gelebilir.

Associated Press'in iklim ve çevre haberleri birçok özel kuruluştan mali destek alıyor. Tüm içerikten yalnızca AP sorumludur. AP'nin hayırseverliklerle çalışmaya yönelik standartlarını, destekçilerin listesini ve finanse edilen kapsam alanlarını AP.org'da bulabilirsiniz.

Kaynak: AP

 

Amerika da İnşaat devi, büyük limanı ülkenin en büyük açık deniz rüzgar projelerinden birine dönüştürmek için multi milyon dolarlık bir sözleşme imzaladı - işte beklenen potansiyel

Electrek'e göre, temiz enerjiye yönelik büyük bir adım olarak inşaat devi Skanska, Güney Brooklyn Deniz Terminali'ni ülkenin en büyük açık deniz rüzgar limanlarından birine dönüştürmek için 861 milyon dolarlık bir sözleşme imzaladı.

2026 yılına kadar sürmesi planlanan bu kritik altyapı projesi, şu anda New York kıyılarının hemen açıklarında Equinor tarafından geliştirilmekte olan 2,1 gigawattlık Empire Wind projesini destekleyecek. Empire Wind, 147 türbinle 1 milyondan fazla haneye yenilenebilir enerji sağlama kapasitesine sahip olacak.

73 dönümlük liman dönüşümü, mevcut binaların yıkılmasını, devasa rüzgar türbini bileşenlerinin yerleştirilmesi için sahanın hazırlanmasını, yer altı tesislerinin kurulmasını ve iki yeni ağır kaldırma vinç yastığının eklenmesini içeriyor. Skanska ayrıca sahil ve deniz tesislerinde de önemli iyileştirmeler yapacak.

Peki bu sizin için ne anlama geliyor?

Temiz, yenilenebilir rüzgar enerjisine yapılan her yatırım, gezegenin aşırı ısınmasına neden olan emisyonlara olan bağımlılığımızı azaltmaya yardımcı oluyor. Empire Wind gibi açık deniz rüzgar projeleri, karbon ve metanı azaltarak, topluluklarımızı aşırı hava olayları ve gıda tedarikimize yönelik tehditler gibi iklim değişikliğinin etkilerinden korumada çok önemli bir rol oynuyor.

Ancak mesele sadece çevre değil; bu proje aynı zamanda New York'u gelişen açık deniz rüzgar endüstrisinde de lider yapacak. Güney Brooklyn Deniz Terminali, binlerce iyi maaşlı iş yaratma potansiyeliyle, genişleyen Doğu Yakası açık deniz rüzgar pazarı için merkezi bir merkez görevi görecek.

Limanın dönüşümü tamamlandığında, devasa açık deniz rüzgar türbini bileşenlerini alma, depolama ve ön montaj kapasitesine sahip olacak. Empire Wind 1'in operasyon ve bakım üssü olarak hizmet verecek ve rüzgar santralinin temiz gücünü New York City'nin elektrik şebekesine bağlayacak.

Equinor Renewables Americans Başkanı Molly Morris projeyle ilgili olarak "Bu, Empire Wind için umut verici yeni bir başlangıç ve biz başlamaya hazırız" dedi. "Hochul Yönetimini ve NYSERDA'yı açık deniz rüzgarına olan güçlü bağlılıklarından dolayı takdir ediyoruz.

"Şimdi yarım milyon eve enerji sağlayacak ve binlerce iş yaratacak büyük bir yenilenebilir enerji projesini hayata geçirmenin zamanı geldi."

Güney Brooklyn Deniz Terminali'nin yeniden geliştirilmesinin bu yılın sonlarında başlaması planlanıyor. New Yorklular için bu, hem gezegenimize hem de ekonomimize fayda sağlayan temiz enerji geleceğine doğru atılmış heyecan verici bir adımı temsil ediyor.

Kaynak: TCD

 

Fişli (Plug-In) Güneş Panelleri İyi mi? Yoksa Para İsrafı mı?

Bugünlerde birisinin evine güneş panelleri kurmayı düşünmesinin birkaç nedeni var. Elektrik faturalarının önemli ölçüde azalması beklentisi, kurulum lojistiği konusunda devlet yardımı, kişisel çevresel etkinin azaltılması hissi vb.

Bununla birlikte, aslında güneş enerjisi için bir ev kurulumu almak tamamen başka bir konudur ve bu süreç, maliyeti 20.000 doları aşabilen, çoğu zaman göz yaşartıcı kurulum ücretlerinin dışında birkaç ek masrafla birlikte gelebilir.

Böylesine büyük bir yatırım, büyük bir caydırıcı olabilir veya en azından, güç tüketiminde (ve daha küçük faturalarda) benzer bir azalma vaat eden daha uygun fiyatlı alternatifleri denemek ve bulmak için cazip olabileceğiniz noktaya kadar en azından bir duraklama verebilir.

Güneş ışığından çekilen enerjiyi sıradan bir fiş ve duvar prizi aracılığıyla kişisel elektrik şebekesine aktardığını iddia eden "fişli" güneş panellerinin bir ölçüde yaygın bir alternatif çözüm haline gelmesinin nedeni budur.

Ancak doğrudan duvar prizine takılan birkaç güneş paneli, bir evin çatısına profesyonelce monte edilen güneş panelleriyle aynı sonuçları çok düşük bir maliyetle sağlayabilir mi? Kısa cevap hayır. İşte nedeni.

İşte Anlaşma

Ortalama bir evin ne kadar güce ihtiyaç duyduğu, konuma ve kişisel tüketime bağlıdır, ancak yaklaşık beş ila yedi kilowatt (5.000 ila 7.000 watt) olduğu tahmin edilmektedir. Yani, 200 watt'lık bir takılabilir panel için kabaca 300 $'ın üzerinde daha düşük bir tahminde bile, toplamda binlerce dolara ulaşan düzinelerce panele bakıyorsunuz. 5 kilovatlık bir güneş paneli sistemi için (kurulumu saymazsak) beklenen 12 bin ila 16 bin dolar arasında hala daha ucuz, ancak dikkat edilmesi gereken başka faktörler de var.

Tüm fişli cihazlarda olduğu gibi, kablolar da göze hoş görünmeyebilir, dolaşabilir ve takılma tehlikesi oluşturabilir. Ek olarak, güneş panellerini ortak bir devreye (yani diğer cihazlara veya cihazlara bağlı olan bir devreye) takmak oldukça önemli bir yangın riski oluşturabilir. Güneş enerjisiyle gerçekten ilgileniyorsanız ve uygun bir kurulumun başlangıç maliyetini karşılayamıyorsanız, evinizi yakındaki bir güneş enerjisi dizisine ekleyip ekleyemeyeceğinizi görmek için bölgenizdeki Topluluk Güneş Enerjisinin kullanılabilirliğine bakmayı deneyin.

Veya özellikle evinize odaklanan bir şeyi tercih ederseniz, şu anda piyasada çok sayıda güneş enerjisi istasyonu ve jeneratör seçeneği bulunmaktadır.

Bu daha küçük güneş enerjisi sistemleri bazen kendi kendine yeten sistemlerdir (bazı modellerde kendi yerleşik veya dahili panelleri olduğu gibi) ve egzoz dumanları hariç, daha çok gazla çalışan bir jeneratör gibi çalışır. Evinize gece gündüz tam güç sağlamayacaklar, ancak çok fazla güç kullanmadığınız saatlerde faydalı olabilirler.

Kaynak: SlashGear

 

 

'Dünyayı değiştiren' güneş enerjisi teknolojisi nasıl pillerin ölümü anlamına gelebilir?

Her altı saniyede bir, Stokholm'ün kuzey ucundaki bir fabrikada, çok gizli bir matbaacı tanesi binlerce avro değerinde sayfalar basıyor. Her biri 108 minyatür güneş pili içeriyor ve bunlar yakında klavyeden kulaklığa kadar gündelik aletlerde yerini alacak ve teknolojiyle etkileşim şeklimizi temelden değiştirecek. Yaratıcılarına göre bizi ışıkla olan ilişkimizi yeniden düşünmeye bile zorlayacaklar.

İsveç, güneş devrimi için olası bir yer gibi görünmeyebilir, ancak kış aylarındaki ışık eksikliği, Exeger'in kurucu ortağı Giovanni Fili'nin fotovoltaik hücre için tek güç kaynağı olarak Güneş'in ötesine bakmasının nedenlerinden biriydi. Şirketinin çığır açan teknolojisi, doğrudan güneş ışığından mum ışığına kadar hemen hemen her ışık kaynağından elektrik üretebiliyor. Hatta ay ışığından bile bir yük üretebilir, ancak bunun işe yaraması biraz zaman alır.

Fili, The Independent'a şunları söylüyor: "Okyanusun dibindeki, neredeyse zifiri karanlık olan algler gibi, biz de çok az sayıda fotondan verimli bir şekilde yararlanabiliyoruz." Giydiği tişört, şirketinin teknolojisini "dünyayı değiştirecek", küresel enerji ihtiyacını ve gezegenimizin en büyük çevresel zorluklarından bazılarını aynı anda ele alabilecek kapasitede olarak tanımlıyor.

İç mekan güneş panelleri onlarca yıldır ortalıkta dolaşıyor. Güneş enerjisiyle çalışan hesap makineleri ilk olarak 1970'lerde piyasaya sürüldü, ancak kullandıkları amorf silikon hücrelerin sınırlamaları, bunların diğer ürünlere entegre edilemeyecek kadar düşük güçlü, çok kırılgan ve çok sert olduğu anlamına geliyor.

En son yenilik, 1988 yılında boyaya duyarlı güneş pilleri (DSSC) ile ilgili yapılan bir keşiften kaynaklanmaktadır. Kaliforniya'daki UC Berkeley'den bir çift bilim insanı, hem yarı esnek hem de yarı şeffaf olan, düşük maliyetli, yüksek verimli bir hücre icat etti ve bu, teknolojinin ticari olarak geliştirilmesi için bir yol sundu.

20 yıldan biraz daha uzun bir süre sonra Fili ve Exeger'in kurucu ortağı Henrik Lindström, 1000 kat daha iyi iletkenlik sunan yeni bir elektrot malzemesi geliştirdi. Bu buluş, şu anda ticari ölçekte üretilmekte olan Powerfoyle hücrelerinin temelini oluşturdu.

Exeger'in Powerfoyle güneş pilleri, geleneksel cam kaplı panellerden radikal bir farklılık sunarak üzerlerinde gördüğünüz iletken görevi gören gümüş çizgilere olan ihtiyacı ortadan kaldırır. Ayrıca fotovoltaik panellerin verimliliğini büyük ölçüde azaltan kısmi gölgelemeye karşı da hassas değiller.

Patentli deri benzeri malzeme, su geçirmez, toz geçirmez ve darbeye dayanıklı kalarak geniş bir ürün yelpazesine kusursuz entegrasyona izin vermek için hemen hemen her malzemeye dönüşebilir.

“Her türlü ışık koşulunda çalışıyor, dünyadaki diğer tüm güneş pillerinden daha dayanıklı, üretimi kolay ve deri, karbon fiber, ahşap, fırçalanmış çelik gibi her türlü yüzeyi taklit edebiliyor. Aynı zamanda çok güzel,” diyor Fili. "Böylece halihazırda yılda milyarlarca adet satılan ürünlere entegre olabiliyoruz."

Exeger'in Stockholm tesisi, her yıl 2,5 milyon metrekare güneş pili üretme kapasitesine sahip ve bu da onu Avrupa'daki türünün en büyük fabrikası yapıyor. Fabrikanın 2021'deki açılışında konuşan Fili, Exeger teknolojisinin "2030 yılına kadar bir milyar insanın hayatına dokunacağını" öngördü.

Powerfoyle güneş pilleri halihazırda kulaklıklar, kablosuz hoparlörler ve bisiklet kaskı da dahil olmak üzere raftaki yedi üründe yerini alırken, altı ürün daha duyuruldu. Müşteriler arasında Adidas, Phillips ve 3M yer alırken, LogiTech ve Apple ile de görüşmelerde bulunduğu söyleniyor.

Pilsiz bir gelecek

Exeger, hem araştırmacıları hem de girişimcileri cezbeden temiz, sonsuz güç vaadiyle iç mekan güneş panellerinin ticarileştirilmesine öncülük eden birkaç girişimden biridir.

ABD merkezli Ambient Photonics, akıllı evin "sihirli" potansiyelinin yanı sıra tek kullanımlık pil ihtiyacını ortadan kaldırmanın mümkün olabileceği umuduyla uzaya çekildi.

Kurucu ortağı ve CEO'su Bates Marshall, "Akıllı elektroniklerin kullanılabileceği ölçek, pil ömrü ve sürekli şarj gerektiren, durağan ürün tasarımına sahip olan ve olumsuz çevresel sonuçlara yol açan geleneksel pillerin kullanımı nedeniyle sınırlıdır" dedi. The Independent'a Ortam Fotonikleri söyledi.

Samsung'un tahminlerine göre her yıl 3,1 milyar tek kullanımlık pilin çöpe atılmasından tek başına TV kumandaları sorumlu. Koreli elektronik devi, sera gazı emisyonlarını yılda yaklaşık 6.000 ton azaltabileceğini iddia ederek, sürdürülebilirlik hedeflerine ulaşmak için alkalin pillerden fotovoltaik enerjiye geçişi öncelik haline getirdi.

Marshall, "Ürünümüzün güç yoğunluğundaki her ilerleme, bizi tek kullanımlık pillere olan ihtiyacın tamamen ortadan kaldırılmasa bile önemli ölçüde azaldığı bir geleceğe yaklaştırıyor" diyor.

Ambient Photonics'in DSSC'leri şu ana kadar uzaktan kumandalara entegre edildi ancak maruz kalabilecekleri ısı ve ışık miktarındaki sınırlamalar, teknolojinin şu anda iç mekan uygulamalarıyla sınırlı olduğu anlamına geliyor.

Exerger Powerfoyle'un çok yönlülüğü ve dayanıklılığı, tek sınırlamanın dizüstü bilgisayarlar ve akıllı telefonlar gibi enerji yoğun cihazlar olduğu anlamına geliyor; ancak bu cihazlar pil ömürlerinde yüzde 50-100 oranında önemli bir artış sağlayabilir. Exeger ayrıca, seyrek kullanıcıların asla şarj etmelerine gerek kalmayacak kadar yeterli gücü sağlayabilecek, güneş enerjisiyle çalışan bir tablet kapağı da araştırıyor.

Fili, "Torunlarımız kablolarımız olduğuna gülecek" diyor.

Fili'nin belirttiği trendlerden biri de Powerfoyle ürünlerini kullananların çevrelerinin ve hayatlarındaki ışığın varlığının daha fazla farkına varmalarıydı. "İnsanları ışık konusunda bilinçli hale getiriyoruz" diyor, "çünkü ışık güçtür."

Fili, Powerfoyle'un çağı tanımlayan bir teknoloji olduğu inancıyla hareket ediyor. Exeger, teknolojiyi bu ölçekte ticarileştiren ilk kişi olsa da, Fili'nin gezegendeki herkesi potansiyel bir kullanıcı olarak gördüğü göz önüne alındığında bu teknoloji nispeten yeni kalıyor. Forbes'un onu Jeff Bezos, Bill Gates ve Elon Musk gibi isimlere benzetmesiyle diğerleri onun iddialarına güveniyor gibi görünüyor.

Exeger'in güneş pillerinin arkasındaki teknoloji, onları üreten yazıcılar gibi, yakından korunan bir sırdır. Şu anda Stockholm fabrikasında her dakika basılan binlerce Powerfoyle'un amacı bile henüz kamuya açıklanmadı. (Uzatılmış şekli, çoğumuzun her gün kullandığı bir üründe (bu makalenin yazıldığı ürün) kullanılacağını güçlü bir şekilde ima ediyor.)

Fili, "Bu gerçekten çok büyük" diyor. “Dünyanın en büyük klavye ve fare tedarikçisiyle yakın zamanda bir sözleşme imzaladık ve halihazırda gezegendeki en büyük şirket ve markalardan bazılarıyla ortaklık kurduk. Bu teknoloji dünyayı ele geçirecek.”

The Independent, bağımsız düşünenlere küresel haberler, yorumlar ve analizler sunan, dünyanın en özgür düşünen haber markasıdır. Güvenilir sesimize ve olumlu değişime olan bağlılığımıza değer veren, bağımsız fikirli bireylerden oluşan devasa, küresel bir okuyucu kitlesi oluşturduk. Değişimi gerçekleştirme misyonumuz hiçbir zaman bugünkü kadar önemli olmamıştı.

Kaynak: The Independt

Yeni Malzeme, Güneş Panellerini Daha Verimli Hale Getirmek İçin İsraf Edilen Işıktan Yararlanıyor

Bilim insanları, ultraviyole ışığı görünür ışığa dönüştürebilen ve güneş paneli verimliliğini önemli ölçüde artıran bir cam-seramik malzeme geliştirdi. Malzeme aynı zamanda hem karasal hem de uzay endüstrilerindeki uygulamalarda yeni nesil güneş pillerini güçlü ışık altında bozulmaya karşı koruyor.

 

 

Yeni teknoloji sadece güneş enerjisini kullanarak çelik ve betonu eritiyor

Fosil yakıtlardan kayda değer bir uzaklaşmayla araştırmacılar, güneş enerjisini kullanarak 1.800°F (1.000 santigrat derece) üzerindeki sıcaklıklara ulaşmak için termal haritalamalı bir yöntem geliştirdiler; bu, çelik ve çimento üretimi gibi ağır endüstriler için temiz enerji çözümlerine doğru önemli bir adım.

Tipik olarak karbon yoğun fosil yakıtlara bağımlı olan bu sektörler, bu güneş enerjisi teknolojisinin modern uygarlık için gerekli olan yüksek sıcaklıktaki süreçler için sürdürülebilir bir alternatif vaat etmesi nedeniyle bir dönüşüm görebilir.

Güneş enerjisini yeni boyutlara taşımak

İsviçre'deki bir ekibin yakın zamanda yaptığı bir çalışmada detaylandırılan konsept, güneş enerjisini aşırı yüksek sıcaklıklarda etkili bir şekilde yakalamak için sentetik kuvars kullanımı etrafında dönüyor.

Bu yenilikçi yaklaşım, enerji emici görevi gören opak bir silikon diskle eşleştirilmiş yarı şeffaf bir kuvars çubuktan yararlanıyor.
136 güneşten gelen ışığa eşdeğer yoğun bir ışığa maruz bırakıldığında, düzenek emici plakada 1.922°F (1.050°C) gibi dikkat çekici bir sıcaklığa ulaşmakla kalmadı, aynı zamanda bu sıcaklığı da korudu; kuvars çubuğun diğer ucu ise 1.112°C'de önemli ölçüde daha soğuk kaldı. °F (600°C).

Bu çarpıcı sıcaklık farkı, pratik uygulamalardaki termal tuzak etkisinin verimliliğini ve potansiyelini vurgulamaktadır.

Potansiyel oyun değiştirici

Araştırmanın sorumlu yazarı ETH Zürih'ten Emiliano Casati, bu teknolojinin öneminin etkileyici sıcaklık başarılarının ötesine uzandığını açıklıyor.

Güneş termal enerjisinden yararlanmaya yönelik önceki girişimler, özellikle endüstriyel uygulamalar için gerekli sıcaklıklarda verimlilik konusunda zorluk çekiyordu.

Casati, "Önceki araştırmalar yalnızca 170°C'ye (338°F) kadar termal tuzak etkisini göstermeyi başarmıştı" diye belirtiyor. "Araştırmamız, güneş enerjisiyle termal tuzaklamanın yalnızca düşük sıcaklıklarda değil, aynı zamanda 1.000°C'nin (1.800°F) çok üzerinde çalıştığını gösterdi. Bu, onun gerçek dünyadaki endüstriyel uygulamalar için potansiyelini göstermek açısından çok önemli."

Ekip tarafından gerçekleştirilen diğer simülasyonlar, termal yakalamanın bu hedef sıcaklıklara aynı performansla daha düşük konsantrasyonlarda veya eşit konsantrasyon için daha yüksek termal verimlilikte ulaşabileceğini gösterdi.

Örneğin, 1.200°C'de (2.192°F) 500 güneş konsantrasyonunda tipik olarak %40 verime sahip olan geleneksel korumasız bir alıcı, %70 verimlilik sağlayan 300 mm kuvarsla korunan alıcıdan belirgin şekilde daha iyi performans gösterir. Aynı koşullar altında verimlilik.

Güneş enerjisi teknolojisi ve sürdürülebilirlik

Artık temel araştırmalar atıldıktan sonra Casati ve ekibi bu teknolojiyi geliştirmeye ve yeni uygulamalar keşfetmeye odaklanıyor.

Çeşitli sıvılar ve gazlar gibi farklı malzemelerle devam eden deneyler, daha da yüksek sıcaklıklara ulaşma yeteneğini zaten kanıtladı.

Bu çok yönlülük, yarı saydam malzemelerin yalnızca güneş ışınımını değil, muhtemelen diğer ışık ve ışınım biçimlerini de absorbe etme potansiyelini vurgulamaktadır.

Hükümetleri ve halkı bir araya getirmek

Kamuoyunun bilinçlendirilmesi ve sektör paydaşlarının güneş termal enerjisi teknolojisi konusunda eğitilmesi, bu teknolojinin yaygın olarak benimsenmesi açısından büyük önem taşıyor. Bu çabada eğitim girişimleri önemli bir rol oynamaktadır.

Kamuoyunu güneş termal teknolojisinin faydaları hakkında bilgilendirmek için tasarlanan programlar, bilimin gizemini açığa çıkarmaya ve karbon emisyonlarını azaltma ve enerji verimliliğini artırma potansiyelini vurgulamaya yardımcı olabilir.

Çalıştaylar, seminerler ve çevrimiçi kurslar, güneş termal sistemlerinin nasıl çalıştığı ve bunların çevresel ve ekonomik avantajları hakkında bilgiyi yaymanın etkili yollarıdır.

Topluluk programları aynı zamanda sürdürülebilir enerji çözümlerinin desteklenmesine de katkıda bulunmaktadır. Bu programlar, toplulukların güneş termal sistemlerini kurmak ve bakımını yapmak için bir araya geldiği yerel güneş enerjisi projelerini içerebilir.

Bu tür girişimler sadece temiz enerji sağlamakla kalmıyor, aynı zamanda kolektif sorumluluk ve güçlenme duygusunu da teşvik ediyor. Bunlar, güneş termal teknolojisinin pratik uygulamalarını gösteren gösterileri, uygulamalı atölye çalışmalarını ve bilgilendirme oturumlarını içerebilir.

Daha yeşil bir yarın için Güneşin gücünden yararlanıyoruz

Casati, "Enerji meselesi toplumumuzun hayatta kalması için bir temel taşıdır" diyor. "Güneş enerjisi kolaylıkla bulunabiliyor ve teknoloji zaten mevcut. Endüstrinin benimsenmesini gerçekten motive etmek için, bu teknolojinin ekonomik uygulanabilirliğini ve avantajlarını geniş ölçekte göstermemiz gerekiyor."

Güneşin gücünden yararlanan ve ısı kaybını en aza indiren bu yenilikçi teknoloji, daha sürdürülebilir bir geleceğin yolunu açıyor.

Araştırmacılar süreci büyük ölçekli uygulama için optimize etmeye devam ettikçe, zorlu endüstriyel uygulamalarda güneş enerjisinin fosil yakıtların yerini alma potansiyeli daha da artıyor.

Bu buluş, yaratıcılık ve özveriyle, iklim değişikliğinin yarattığı en zorlu sorunlara bile çözümler bulabileceğimizi ve gelecek nesiller için daha temiz, daha yeşil bir dünya yaratabileceğimizi hatırlatıyor.

Kaynak: Earth

 

 

 

Çin, kasırga gücünden yararlanmak için dünyanın ilk çift başlı rüzgar türbinini kurdu

Çinli bir rüzgar türbini üreticisi, dünyanın en büyük tek kapasiteli yüzer rüzgar türbini platformunu resmi olarak piyasaya sürdü.

MingYang Smart Energy'nin yeni tasarımı Ocean X, toplam 16,6 MW kapasiteye sahip çift türbinli 'V' şekline sahip ve Çin'in güney liman kenti Guangzhou'da piyasaya sürüldü.

Tahmini üretim kapasitesi yılda 54.000 MWh olup, bu da yaklaşık 30.000 Çin evine enerji sağlamaya yeterlidir.

Şirketin 100 kilometreye (62 mil) ve 100 m derinliğe kadar derin sularda rüzgar enerjisi üretebilen açık deniz rüzgar çözümleri arasında MySE 5,5MW, MySE 7,25MW ve yeni Ocean X 16,6MW çift rotorlu yüzer rüzgar sistemleri yer alıyor. .

Aralık 2023'te şirket, 18 MW güç değerine sahip dünyanın ilk tayfuna dayanıklı rüzgar türbinini piyasaya sürdü.

Yenilikçi derin su türbinleri

MingYang Smart Energy tarafından tasarlanan ve Huangpu Wenchong Shipbuilding Company ve China State Shipbuilding Corporation ile işbirliği içinde inşa edilen OceanX platformu, modern mühendislik alanında bir başarıdır.

1:10 ölçekli bir prototip 2020 yılında test edilmiş ve bu yılın nisan ayında firma, OceanX platformunun kurulumunu orijinal ölçeğinde tamamlamıştı.

Her biri 597 ft (182 m) kanat çapına sahip MySE16.6(T) rüzgar türbinleriyle çalıştırılan, ters yönde dönen ikiz rotorları, V şekilli bir yapının üzerinde yer alır. Bu yapı, yüksek gerilimli kablo destekleriyle destekleniyor ve Y şeklinde yüzer bir platform üzerine monte edilerek maksimum stabilite sağlanıyor.

Yaklaşık 16.500 ton (15.000 ton) ağırlığa sahip olan yüzer platform, 35 m'den (115 ft) daha derin sularda çalışacak şekilde tasarlandı ve bu da onun optimum açık deniz rüzgar kaynaklarından yararlanmasına olanak tanıyor.

MingYang, türbinlerin tam sapma kapasitesinin verimliliklerini daha da artırdığını iddia ediyor. Platform, daha fazla dayanıklılık ve maliyet verimliliği için ultra yüksek performanslı betondan yapılmıştır. Tayfun koşullarında bile stabiliteyi artıran ve deniz ortamı üzerindeki etkiyi azaltan tek noktalı bağlama sistemi kullanır.

Ayrıca OceanX platformu, Kategori 5 kasırga koşullarına dayanacak, hızı 260 km/saat'e kadar olan rüzgarlara ve 30 m'ye (98 ft) kadar yüksek dalgalara dayanacak şekilde tasarlanmıştır. Dikkat çekici bir şekilde rüzgara dönüşerek bu zorlu koşullarda bile elektrik üretmeye devam edebiliyor.

Firmaya göre, gelişmiş tasarım ve inşaat tekniklerinin bu kombinasyonu, OceanX'i zorlu deniz ortamlarına dayanırken önemli enerji taleplerini karşılayabilen, yenilenebilir enerjide öncü bir güç haline getiriyor.

Rüzgâr enerjisinin geliştirilmesi

Rüzgar türbinleri artık tek bir dönüşte daha fazla elektrik üretebiliyor ve zamanla boyutları da arttı. Orijinal plan, araziyi tarım gibi kullanımlar için korumak amacıyla türbinleri kıyıdan uzaklaştırmaktı.

Bununla birlikte, daha hızlı hareket eden okyanus rüzgarlarından yararlanmanın avantajı, gelişen bir açık deniz rüzgar çiftçiliği sektörünün ortaya çıkmasına neden olmuştur.

Guangdong, Çin merkezli MingYang Smart Energy, giderek daha güçlü rüzgar türbinleri geliştirmesiyle manşetlere çıktı. MingYang, 14 MW'lık türbinleri şebekeye bağladığı 2021'den bu yana, hızla şu anda kurulu olan 16 MW'lık bir türbine ilerledi ve yakın zamanda 20 MW'lık bir prototipi tanıttı.

Siemens Gamesa gibi küresel liderlerle ve GoldWind ve CSSC Haizhuang gibi yerli rakipleriyle rekabet eden MingYang'ın türbin çapları 260-292 metre (853 ila 958 feet) arasında değişiyor ve dokuz futbol sahasına yakın bir alanı tarıyor.

Doğu Guangdong'da yıllık 80 milyon kWh kapasiteye sahip bu türbinler, 96.000 haneye enerji sağlayabilir ve CO2 emisyonlarını 66.000 ton azaltabilir. Orta ila yüksek rüzgar hızları için tasarlanan bu sistemler, saniyede 200 feet'e (61 m/s) varan rüzgarlara sahip Kategori 17 tayfunlara dayanabilen "aktif anti-tayfun teknolojisi" özelliğine sahiptir.

Kaynak: IE

Startup, uzak alanlar için yenilikçi, kendi kendine kurulabilen rüzgar türbinleri geliştiriyor: 'Rüzgar endüstrisinin önümüzdeki on yıllardaki en büyük zorluklarından birini çözüyor'

Rüzgar enerjisi, Birleşik Krallık genelinde yenilenebilir enerjinin önemli bir kaynağıdır ve Londra merkezli bir girişim, özellikle alışılagelmişin dışında kurulumlar olmak üzere sektördeki yaygın bir sorunu çözmeye hazırlanıyor.

Interesting Engineering tarafından hazırlanan bir rapora göre Sense Wind, İskoçya'daki Tormywheel Rüzgar Çiftliğinde "kendi kendine kurulabilen" kule üstü sisteminin ilk testini yakın zamanda tamamladı.

Sense sisteminin (Kendiliğinden Kurulan Motor Kabini ve Servis Sistemi) öncü testi, tripod çerçeveli 6 megavatlık (MW) bir türbini, modüler kuleyi ve rotor motor kabini bölümünü herhangi bir sorun olmadan uzaktan tepeye taşıyabilen bir montaj sistemini içeriyordu. büyük ve özel vinç sistemlerine duyulan ihtiyaç.

Muirhall CEO'su Chris Walker, "6 MW'lık SENSEWind tanıtım projesi, yeni kule tasarımıyla, rüzgar endüstrisinin önümüzdeki on yıllardaki en büyük zorluklarından birini - uzak sahalarda yüksek kuleli büyük türbinlerin ekonomik olarak nasıl taşınacağı ve inşa edileceği - çözüyor" dedi. Energy (konumu 2017'de devreye aldı) ve bir Sense Wind yönetim kurulu üyesi.

Rotorları ve makine dairesini zemin seviyesinde monte etmek ve onu yukarıya taşıyacak bir ray sistemine bağlamak için hala teknisyenlere ihtiyaç duyulacak ve burada da onu yerine cıvatalamaları gerekecek.

Otomatik sistem, türbinlerin montaj ve servis sürecini hızlandırırken servis maliyetlerini düşürür ve çalışanların güvenliğini artırır. Ayrıca raylı sistem, petrol ve gaz endüstrisinde yaygın olarak kullanılan ve artık bu yeşil teknoloji çabası için yeniden tasarlanmış standart çelik boru bileşenlerini içeriyor.

Şirket, otomatik sistemi 2027 yılında karadaki ticari pazarlara getirmeyi ve 2030 yılına kadar sabit tabanlı açık deniz projelerine de uygulamayı umuyor.

Bu, Birleşik Krallık'ın 2050 yılına kadar net sıfıra ulaşma hedefiyle ve 2035 yılına kadar elektriğinin %100'ünü sıfır karbon kaynaklarından üretme şeklindeki daha agresif bir kilometre taşıyla uyumludur.

Ülkede, 2023 yılında karadaki ve açık denizdeki çiftlikler arasında eşit olarak dağıtılmış, toplam 30 gigawatt üretim kapasitesine sahip 11.000'den fazla rüzgar türbini kuruluydu. Açıkça, geleneksel olarak fırtınalı adadan bu doğal kaynağı kullanmanın faydasını gördü.

Hatta İngiltere, geçen Aralık ayında fırtına sırasında sadece yarım saatlik bir süre içinde ülkenin elektrik ihtiyacının %56'sını üreterek yeni bir rekora imza attı.

Rüzgar türbinlerinin montajı ve bakımı, çığır açan Sense Wind otomasyon araçlarıyla bile yetenekli teknisyenler gerektirdiğinden, bu yenilenebilir sektör, bölgedeki işler için harika bir kaynaktır. Temiz ve çevreyi kirletmeyen bir güç kaynağı olarak uzak kırsal alanlar için mükemmel bir seçimdir.

Rüzgar enerjisine yönelmenin zaten başarılı olduğu kanıtlandı. GreenMatch'e göre, "Ekim 2023'te rüzgar enerjisi, Birleşik Krallık'ta elektrik üretiminin en baskın kaynağıydı ve üretilen toplam elektriğin %33,7'sini oluşturuyordu."

Sense Wind'in çalışması yalnızca bu yenilenebilir enerji kaynağının ülkede kullanımının desteklenmesine yardımcı olabilir. Şirketin yakın zamanda offshore sektörüne de açılma planları var.

Sense Wind'in CEO'su Julian Brown şöyle açıkladı: "Kule lojistik ve maliyet sorununu çözerek, Sense çözümünün uzun kuleli karasal rüzgar projelerinin yanı sıra sabit tabanlı açık deniz rüzgar projelerinde ekstra büyük rüzgar rüzgarlarına rekabetçi bir alternatif olarak kullanıldığını görüyoruz. Tek kazıklar tasarımı aynı zamanda önde gelen yüzer temel konseptlerinin çoğunun yapısına da kolaylıkla entegre edilebilir."

Kaynak: TCD

Süper bilgisayar simülasyonları güneş enerjisi ve LED'lerin potansiyeli hakkında çığır açıcı bir keşifte bulundu: 'Daha önce hiç gözlemlenmemişti'

Texas İleri Hesaplama Merkezi'ndeki bilim insanları, perovskitlerin güneş ışığını elektriğe dönüştürmek için neden bu kadar iyi bir malzeme olduğu konusunda daha derin bir —atomik düzeyde— anlayış kazanıyor.

Özetin, laboratuvar jargonuyla dolu olmasına göre, bu buluş, "elektron ve atomların kuazi parçacıklarında polaron adı verilen girdap yapıları" bulan bir süper bilgisayar kullanılarak keşfedildi.

Uzmanlar, Amerika genelindeki enerji kullanıcıları için önemli olan şeyin, bulguların "aydınlatmanın geleceğini yeniden şekillendirme" potansiyeline sahip yeni güneş hücreleri ve LED aydınlatmalar geliştirmeye yardımcı olabilmesi olduğunu iddia ediyor.

Teksas'taki Oden Enstitüsü'nde Kuantum Malzeme Mühendisliği Merkezi'nin müdürü olan çalışmanın ortak yazarı Feliciano Giustino, özetinde "Bu polaronlar çok ilgi çekici desenler gösteriyor. Atomlar elektronun etrafında dönüyor ve daha önce hiç gözlemlenmemiş girdaplar oluşturuyor" dedi. Halide perovskitleri, birçok uzman tarafından güneş panellerinde silikonun yerini alabilecek bir kristal yapılı mineral ailesidir; çoğunlukla verimlilikleri ve düşük üretim maliyetleri potansiyelleri nedeniyle.

ABD Enerji Bakanlığı, malzemenin uygulamasının kısa bir operasyonel ömür nedeniyle engellendiğini bildiriyor. Başka yerlerdeki uzmanlar, iyi sonuçlar elde ederek panellerde kullanım için bunları silikonla birleştiriyor.

Giustino'ya göre polaronlar veya "yük kümeleri... perovskitlere tuhaf özellikler kazandırıyor."

Polaron atomları, büyüleyici bir sahnede elektronların etrafında dönerek girdaplar oluşturuyor. Elektronlar, ışık fotonlarıyla çarpıştıklarında uyarılırlar. Özete göre girdaplar, elektronların bu şekilde daha uzun süre kalmasına yardımcı olabilir.

Giustino, "Bu garip girdap yapısının elektronun uyarılmamış enerji seviyesine geri dönmesini engellediğinden şüpheleniyoruz." diye açıkladı. Parçacık hareketi, güneş ışınlarını güce dönüştürmek için gereklidir.

Bunların hepsi, yenilenebilir ve daha temiz enerjiyi halk için daha erişilebilir hale getiren güneş hücresi yenilikleri için heyecan verici bir zamanın parçası. Teknoloji, evlerin, cihazların ve araçların daha uygun fiyatlı bir şekilde daha iyi elektriklendirilmesine yardımcı oluyor.

Federal hükümet teşviklerinin yardımıyla, evde bir güneş enerjisi kurulumunun maliyetinden %30 tasarruf edebilirsiniz. EnergySage, vergi kredileri, ürünler ve kurulumcular arasında gezinmenize yardımcı olabilecek ücretsiz bir hizmettir. Ortalama olarak, güneş paneli sahipleri elektrik faturalarında yılda yaklaşık 1.500 dolar tasarruf ediyor.

Teksas perovskit araştırması LED'leri geliştirebilirse, evde daha da fazla tasarruf sağlamaya yardımcı olabilir. Daha iyi ampuller, en az 40 ışık açıldığında ev sahiplerine yılda ortalama 600 dolar tasarruf sağlıyor.

Önemlisi, LED'ler diğer türlere göre yaklaşık beş kat daha az ısı hapseden hava kirliliği üretir. Gezegeni ısıtan dumanlar, artan kanser ve diğer hastalık riskleriyle bağlantılıdır.

Giustino, ekibinin bulgularının, polaronları ve bunların, elektronların ve fotonların perovskit içinde etkileşime girdiği benzersiz yolu tanımlamaya yardımcı olan son derece gelişmiş bilgisayarlar olmadan mümkün olmayacağını söyledi.

Hükümete göre, malzeme hızla ilerleyerek güneş ışığını yaklaşık %25 verimlilik oranıyla elektriğe dönüştürdü. MarketWatch, piyasadaki silikon kullanan güneş panellerinin çoğunun referans olması açısından %23'ten daha düşük oranlara sahip olduğunu bildiriyor.

Giustino, perovskit hakkında "Bu devrim niteliğinde bir malzeme," dedi. "Bu, fotovoltaikler üzerinde çalışan birçok araştırma grubunun perovskitlere yönelmesini açıklıyor, çünkü çok umut vericiler."

Kaynak: TCD

 

 

 

Kağıt inceliğindeki güneş pili herhangi bir yüzeyi güç kaynağına dönüştürebilir

Araştırmacılar, herhangi bir yüzeye sorunsuz bir şekilde eklenebilen ultra ince, hafif güneş pilleri üretmek için ölçeklenebilir bir üretim tekniği geliştirdiler.

MIT mühendisleri, herhangi bir yüzeyi hızlı ve kolay bir şekilde güç kaynağına dönüştürebilen ultra hafif kumaş güneş pilleri geliştirdiler.

İnsan saçından çok daha ince olan bu dayanıklı, esnek güneş pilleri, sabit bir yüzeye kolayca monte edilebilmelerini sağlayan güçlü, hafif bir kumaşa yapıştırılmıştır. Hareket halindeyken giyilebilir bir güç kumaşı olarak enerji sağlayabilir veya acil durumlarda yardım için uzak yerlere taşınabilir ve hızla konuşlandırılabilirler. Geleneksel güneş panellerinin yüzde biri ağırlığındadırlar, kilogram başına 18 kat daha fazla güç üretirler ve gelecekte geniş alanlı üretime ölçeklenebilen baskı süreçleri kullanılarak yarı iletken mürekkeplerden üretilirler.

Çok ince ve hafif oldukları için bu güneş pilleri birçok farklı yüzeye lamine edilebilir. Örneğin, denizdeyken güç sağlamak için bir teknenin yelkenlerine entegre edilebilir, felaket kurtarma operasyonlarında kullanılan çadırlara ve brandalara yapıştırılabilir veya uçuş menzillerini uzatmak için droneların kanatlarına uygulanabilir. Bu hafif güneş enerjisi teknolojisi, minimum kurulum ihtiyaçlarıyla inşa edilmiş ortamlara kolayca entegre edilebilir.

“Yeni bir güneş pili teknolojisini değerlendirmek için kullanılan ölçütler genellikle güç dönüştürme verimliliği ve watt başına dolar cinsinden maliyetleriyle sınırlıdır. Entegrasyon da aynı derecede önemlidir; yeni teknolojinin ne kadar kolay uyarlanabileceği. Hafif güneş enerjisi kumaşları, mevcut çalışmalara ivme kazandırarak entegrasyonu mümkün kılar. Yeni karbon içermeyen enerji kaynakları dağıtmaya yönelik mevcut acil ihtiyaç göz önüne alındığında, güneş enerjisinin benimsenmesini hızlandırmaya çalışıyoruz,” diyor Vladimir Bulović, Ortaya Çıkan Teknolojide Fariborz Maseeh Kürsüsü Başkanı, Organik ve Nanoyapılı Elektronik Laboratuvarı (ONE Lab) lideri, MIT.nano direktörü ve çalışmayı anlatan yeni bir makalenin kıdemli yazarı.

Bulović'e makalede yardımcı yazarlar arasında MIT'de elektrik mühendisliği ve bilgisayar bilimi yüksek lisans öğrencisi olan Mayuran Saravanapavanantham ve MIT Elektronik Araştırma Laboratuvarı'nda araştırma bilimcisi olan Jeremiah Mwaura yer alıyor. Araştırma bugün Small Methods'da yayınlandı.

İnceltilmiş güneş

Geleneksel silikon güneş hücreleri kırılgandır, bu nedenle camla kaplanmalı ve ağır, kalın alüminyum çerçevelerle paketlenmelidir, bu da nerede ve nasıl yerleştirilebileceklerini sınırlar.

Altı yıl önce, ONE Lab ekibi, sabun köpüğünün üzerine yerleştirilebilecek kadar hafif olan yeni bir ince film malzeme sınıfı kullanarak güneş hücreleri üretti. Ancak bu ultra ince güneş hücreleri, pahalı ve ölçeklendirilmesi zor olabilen karmaşık, vakum tabanlı süreçler kullanılarak üretildi.

Bu çalışmada, mürekkep bazlı malzemeler ve ölçeklenebilir üretim teknikleri kullanarak tamamen yazdırılabilir ince film güneş hücreleri geliştirmeye koyuldular.

Güneş hücrelerini üretmek için, yazdırılabilir elektronik mürekkepler biçiminde olan nanomalzemeler kullandılar. MIT.nano temiz odasında çalışarak, hazırlanmış, sadece 3 mikron kalınlığındaki serbest bırakılabilir bir alt tabaka üzerine elektronik malzemelerin katmanlarını biriktiren bir yuva kalıp kaplayıcı kullanarak güneş hücresi yapısını kaplarlar. Serigrafi baskı kullanarak (serigrafi tişörtlere tasarımların nasıl eklendiğine benzer bir teknik), güneş modülünü tamamlamak için yapıya bir elektrot yerleştirilir.

Araştırmacılar daha sonra yaklaşık 15 mikron kalınlığındaki basılı modülü plastik alt tabakadan soyarak ultra hafif bir güneş cihazı oluşturabilirler.

Ancak bu kadar ince, bağımsız güneş modüllerinin kullanımı zordur ve kolayca yırtılabilirler, bu da onları yerleştirmeyi zorlaştırır. Bu zorluğu çözmek için MIT ekibi, güneş hücrelerini yapıştırabilecekleri hafif, esnek ve yüksek mukavemetli bir alt tabaka aradı. Kumaşları, az ek ağırlıkla mekanik dayanıklılık ve esneklik sağladıkları için en uygun çözüm olarak belirlediler.

İdeal bir malzeme buldular - metrekare başına sadece 13 gram ağırlığında olan ve ticari olarak Dyneema olarak bilinen kompozit bir kumaş. Bu kumaş, Akdeniz'in dibinden batık yolcu gemisi Costa Concordia'yı kaldırmak için halat olarak kullanılan o kadar güçlü liflerden yapılmıştır. Sadece birkaç mikron kalınlığında olan bir kat UV ile kürlenen yapıştırıcı ekleyerek, güneş modüllerini bu kumaşın tabakalarına yapıştırırlar. Bu, ultra hafif ve mekanik olarak sağlam bir güneş yapısı oluşturur.

Saravanapavanantham, "Güneş hücrelerini doğrudan kumaşa basmak daha basit görünse de, bu, olası kumaşların veya diğer alıcı yüzeylerin seçimini, cihazları yapmak için gereken tüm işleme adımlarıyla kimyasal ve termal olarak uyumlu olanlarla sınırlayacaktır. Yaklaşımımız, güneş hücresi üretimini nihai entegrasyonundan ayırır" diye açıklıyor.

Geleneksel güneş hücrelerini geride bırakmak

MIT araştırmacıları cihazı test ettiklerinde, cihazın serbest haldeyken kilogram başına 730 watt ve yüksek mukavemetli Dyneema kumaş üzerine yerleştirildiğinde kilogram başına yaklaşık 370 watt güç üretebileceğini buldular; bu da geleneksel güneş hücrelerinden kilogram başına yaklaşık 18 kat daha fazla güç anlamına geliyor.

"Massachusetts'teki tipik bir çatı güneş kurulumu yaklaşık 8.000 watt'tır. Aynı miktarda güç üretmek için kumaş fotovoltaiklerimiz bir evin çatısına yalnızca yaklaşık 20 kilogram (44 pound) eklerdi" diyor.

Ayrıca cihazlarının dayanıklılığını da test ettiler ve kumaş güneş panelini 500'den fazla kez yuvarlayıp açtıktan sonra bile hücrelerin ilk güç üretim kapasitelerinin yüzde 90'ından fazlasını koruduğunu buldular.

Güneş hücreleri geleneksel hücrelerden çok daha hafif ve çok daha esnek olsa da, onları çevreden korumak için başka bir malzemeyle kaplanmaları gerekir. Hücreleri yapmak için kullanılan karbon bazlı organik malzeme, havadaki nem ve oksijenle etkileşime girerek değiştirilebilir ve bu da performanslarını bozabilir.

Mwaura, "Bu güneş hücrelerini, geleneksel silikon güneş hücrelerinde standart olduğu gibi ağır camla kaplamak, mevcut ilerlemenin değerini en aza indirecektir, bu nedenle ekip şu anda mevcut ultra hafif cihazların ağırlığını yalnızca kısmen artıracak ultra ince paketleme çözümleri geliştiriyor" diyor.

"Bu ultra hafif ve esnek güneş yapılarının form faktörünü ve performansını korurken mümkün olduğunca güneş enerjisiyle çalışmayan malzemeyi çıkarmak için çalışıyoruz. Örneğin, cihazımızdaki diğer katmanları üretmek için kullandığımız işleme eşdeğer olan serbest bırakılabilir alt tabakaları basarak üretim sürecinin daha da hızlandırılabileceğini biliyoruz. Bu, bu teknolojinin pazara sunulmasını hızlandıracaktır" diye ekliyor.

Bu araştırma, kısmen Eni S.p.A. tarafından MIT Enerji Girişimi, ABD Ulusal Bilim Vakfı ve Kanada Doğa Bilimleri ve Mühendislik Araştırma Konseyi aracılığıyla finanse edilmektedir.

Kaynak: MIT News