Güneş ışığını mümkün olduğunca verimli bir şekilde elektriğe veya diğer enerji türlerine dönüştürmek için gerekli olan ilk adım verimli bir şekilde ışığı toplamaktan geçiyor. En ideali bu tür sistemlerin görünür ışığın tüm spektrumunu emmesidir. Doğa tarafına baktığımızda esasında bitkilerin ışık toplayan antenlerinin bunu yaptığını görüyoruz. Alman araştırmacılar da buradan ilham alarak yenilikçi bir ışık toplama sistemi geliştirdi.
Geleneksel silikon bazlı güneş hücreleri esasında tüm görünür spektrumu emebiliyor ancak bunu zayıf bir şekilde yapabiliyor. Bu nedenle yeterli ışık enerjisini absorbe edebilmek için mikrometre aralığında çok kalın silikon katmanlarına ihtiyaç duyuluyor, bu da güneş hücrelerini nispeten pahalı ve ağır hale getiriyor. Diğer taraftan, organik boyalardan yapılan ince film güneş hücreleri de var ve bunlar çok daha ucuz yapıdalar. Bunların da kaybettiği nokta spektrumunun yalnızca dar bir dilimini absorbe edebilmeleri.
Verimlilik şimdiden yüzde 38
Würzburg Üniversitesi araştırmacıları ise önceki sistemlerden önemli ölçüde farklılık gösteren yenilikçi bir ışık toplama sistemini ortaya koyuyor. Yeni ışık toplama sistemi inorganik yarı iletkenlerinkine benzer bir bant yapısına sahip. Bu da ışığı tüm görünür aralıkta absorbe edebiliyor. Bunun yanında organik boyaların yüksek soğurma katsayılarını da barındırıyor. Sonuç olarak, doğal ışık toplama sistemlerine benzer şekilde, nispeten ince bir katmanda büyük miktarda enerji emebiliyor. Chem dergisinde yayınlanan yenilikçi ışık toplama sistemi en basit ifadeyle katlanmış ve böylece birbirine yakın şekilde istiflenmiş dört farklı merosiyanin boyasından oluşuyor. Bu yapıda moleküller hassas bir şekilde düzenlenerek enerjinin anten içinde ultra hızlı ve verimli bir şekilde taşınması sağlanıyor.
Araştırmacılar yeni ışık toplama sisteminin prototipine URPB adını verdiler. Şaşırtıcı olmayacak şekilde bu harfler emilen ışık dalga boylarını temsil ediyor: Ultraviyole için U, kırmızı için R, mor için P, mavi için B. Araştırmacılar yaptıkları testlerde URPB’nin geniş bir spektral aralıkta ışığın yüzde 38’ini enerjiye dönüştürmesini sağladı. Bu yeni sistem, güneş ışığını enerjiye dönüştüren daha verimli güneş hücrelerine ve diğer cihazlara yol açabilir. Araştırmacılar hem inorganik yarı iletkenlerin hem de organik boyaların avantajlarını bir araya getirerek hem ince hem de son derece etkili bir ışık toplama sistemi ortaya çıkardılar. Bu yenilikçi yaklaşım, güneş enerjisi alanında ve ötesinde daha fazla ilerlemenin önünü açabilir. Bu alanda atılacak adımlarla verimin çok daha fazla artırılması da mümkün.
Kaynak: Donanimhaber – https://www.donanimhaber.com/yeni-isik-toplama-sistemi-gunes-enerjisinde-devrim-yaratiyor–178902
