AB’nin finanse ettiği PERCISTAND projesinde ortaklarla birlikte çalışan Karlsruhe Teknoloji Enstitüsü’ndeki (Karlsruhe Institute of Technology/ KIT) araştırmacılar, yaklaşık yüzde 25 verimliliğe sahip perovskit /CIS tandem güneş pilleri geliştiriyor.
Özel kristal yapıya sahip yenilikçi bir malzeme olan perovskit güneş pilleri son on yılda şaşırtıcı ilerleme kaydetti. Öyle ki, verimlilikleri artık köklü silikon güneş pillerininkiyle karşılaştırılabiliyor. Bununla beraber dünya çapındaki araştırmacılar, perovskit fotovoltaik(PV) teknolojisini pratik uygulamalara hazır hale getirmek için çalışıyor.
Güneş pillerinin verimliliği, iki veya daha fazla hücrenin istiflenmesiyle arttırılabiliyor. Bu kapsamda PERCISTAND projesindeki ortaklarla birlikte çalışan KIT’de Işık Teknolojisi Enstitüsü ve Mikroyapı Teknolojisi Enstitüsü’nden Dr. Marco A. Ruiz-Preciado ile Prof. Ulrich W. Paetzold’un yönettiği uluslararası bir araştırma ekibi, maksimum %24,9 (yüzde 23,5 sertifikalı) etkinliğe sahip perovskit/CIS tandem güneş pilleri üretmede başarılı oldu. Bu oranın teknoloji için bildirilen en yüksek verimlilik olduğunu belirten Ruiz-Preciado şunları söyledi: “Neredeyse galyum içermeyen bakır-indiyum diselenid güneş pili ile birlikte ulaşılan ilk yüksek verimlilik seviyesi. Galyum miktarının azaltılması, ardışık olarak alt güneş pili için ideal 0.96 eV değerine çok yakın olan yaklaşık bir elektron voltluk (electron volt/eV) dar bir bant aralığı ile sonuçlanır.”
Diğer yandan çalışmanın perovskit/CIS tandem güneş pillerinin potansiyelini gösterdiğini belirten Paetzold’e göre bu çalışma verimliliklerinde daha fazla iyileştirme yapmak için gelecekteki gelişimin temelini oluşturuyor.
Araştırma sonuçlarını ACS Energy Letters Dergisi için kaleme aldıkları makalede yayımlayan bilim insanları, bu çalışmada, ilk kez yüksek verimli monolitik iki terminalli (Monolithic two-terminal / 2T) perovskit / bakır-indiyum-diselenid (copper-indium-diselenide /CIS) tandem güneş pillerini (tandem solar cells/ TSCs) ortaya koyduklarını söyledi. Bu bağlamda makalede şu ifadelere yer verdiler: “Yarı saydam perovskite üst hücreyi, dar bant aralıklı bir CIS alt hücresiyle birlikte birbirine bağlandığında optimize ederek, %25’lik bir PCE’ye yaklaşan tandem PV cihazları elde ederiz. Alt hücreler arasında mevcut eşleşmeyi sağlamak için bant aralığı ayarıyla birlikte yansıma önleyici kaplamaları ele alan ışık yönetimindeki iyileştirmeler hakkında rapor veriyoruz. Çalışmamız, perovskit/CIS TSC’lerin mevcut sonuçlarımızı aşan güç dönüştürme verimliliğine (power conversion efficiency /PCE ulaşma potansiyeline sahip olduğunu göstermektedir.”
Araştırmacılara göre malzeme kombinasyonu hafif ve çok yönlü olması sebebiyle bu tandem güneş pilleri araçlarda, taşınabilir ekipmanlarda ve katlanabilen veya sarılabilen cihazlarda kullanımı mümkün kılacak.
AB’nin finanse ettiği PERCISTAND projesinde, akademi ve endüstriden araştırmacılar, CIS gibi kalkojenitler üzerinde perovskit kullanan tandem fotovoltaikler için yenilikçi malzemeler ve süreçler geliştiriyor. Bu bağlamda projenin odak noktasını ise dört terminalli tandem güneş pillerini ve cam yüzeyler üzerindeki modüller için prototipleri test etmek oluşturuyor. Bununla beraber proje ile halihazırda mevcut olan fotovoltaik teknolojilerle rekabet edebilmeleri için ince film fotovoltaik malzemelerin verimliliğinin, kararlılığının ve büyük ölçekli üretilebilirliğinin geliştirilmesi amaçlanıyor.