Yenilikçi Güneş Pili Yapısı Geliştirildi

CityUHK ekibinin oluşturduğu basit cihaz yapısı, gelecekteki endüstriyel üretimi kolaylaştırabilir ve perovskit güneş hücrelerinin ticarileştirilmesine olan güveni artırabilir. / Fotoğraf: CityUHK

Bilim insanları güneş ışığını daha verimli bir şekilde elektriğe dönüştürebilen ve mevcut güneş hücrelerinden daha uzun ömürlü olan yeni bir tür güneş hücresi üzerinde çalışıyor. 

Hong Kong Şehir Üniversitesi'ndeki (CityUHK) bilim insanları, perovskit güneş hücrelerinin ticarileştirilme olasılığını, geliştirilmiş kararlılık, güvenilirlik, verimlilik ve uygun fiyat yoluyla önemli ölçüde artıracak yeni bir üretim tekniği üzerinde çalışıyor.

Science Dergisinde yayımlanan konuya ilişkin makale, CityUHK ekibinin oluşturduğu basit cihaz yapısının gelecekteki endüstriyel üretimi kolaylaştırabileceğini ve perovskit güneş hücrelerinin ticarileştirilmesine olan güveni artırabileceği için önem taşıyor. 

Araştırmanın detaylarına bakacak olursak; Perovskit güneş hücrelerinin uzun vadeli kararlılığı, fulleren elektron taşıma katmanını kalay oksitle değiştiren bir atomik katman biriktirme (ALD) yöntemi ile iyileştirildi. Bu kapsamda araştırmacılar önce perovskit ve delik taşıyıcı katmanı tek bir adımda biriktirdi. Daha sonra bant ofsetini daha kalın, aşırı büyümüş bir normal kalay oksit katmanına indirgemek için oksijen eksikliği olan bir kalay oksit katmanı oluşturmak için ALD kullandılar. Güneş hücrelerinin güç dönüşüm verimliliği %25'ten fazlaydı ve 65°C'de 2000 saatlik maksimum güç noktası çalışmasından sonra %95'ten fazla verimliliği korudular.

İki Büyük Yenilik

Çalışma kapsamında araştırmacılar güneş pillerinin yapısını oluşturmak için iki yenilik geliştirdi. Bu bağlamda ilk yenilik; üretim sürecini basitleştiren delik seçici malzemelerin ve perovskit katmanlarının entegrasyonuydu. İkincisi ise fulleren ve BCP gibi geleneksel organik malzemelerin yerine mükemmel termal kararlılığa sahip inorganik elektron taşıma tabakası olan kalay oksitin kullanılması. Bu sayede cihazın operasyonel kararlılığı büyük ölçüde artırıldı.

Makalenin ortak yazarı ve CityUHK'da doktora sonrası araştırmacı olan Dr. Gao Danpeng çalışmaya ilişkin şu açıklamada bulundu: "Bu çalışmada bildirilen cihaz yapısı, perovskit güneş hücrelerinin mevcut alanındaki en basitleştirilmiş mimariyi temsil ediyor ve endüstriyelleşme için önemli avantajlar sunuyor.” 

Dr. Gao ayrıca bu çözümün geleneksel bir organik transfer katmanı gerektirmediğini böylece üretim sürecindeki malzeme maliyetini etkili bir şekilde azalttığını ve üretim adımlarını büyük ölçüde basitleştirdiğini de açıkladı.