UCLA araştırmacılarının öncülüğünde uluslararası bir ekip daha verimli ve dayanıklı güneş pillerine ulaşmaya imkân sağlayabilecek güneş pillerinde perovskiti kullanmanın bir yolunu geliştirdi. Buna göre silikon yerine geliştirilmiş halojenür perovskit kullanmak, ışığa, ısıya daha iyi dayanan daha ucuz cihazlar üretebilir.
UCLA araştırmacılarının öncülüğünde uluslararası bir ekip, güneş pillerinde perovskiti kullanırken onu bozulmasına neden olan koşullardan korumanın bir yolunu geliştirdi.
Ülkenin enerji arzını yenilenebilir kaynaklara dönüştürme çabalarının ortasında, güneş enerjisi hala ABD’de üretilen elektriğin % 3’ünden biraz azını oluşturuyor. Bu durumda kısmen güneş pilleri üretmenin nispeten yüksek maliyeti de etkili oluyor. Araştırmacılara göre üretim maliyetini düşürmenin bir yolu, günümüzün silikon bazlı modellerinden daha ucuz malzemeler kullanan güneş pillerinin geliştirilmesi olacak. Bunu başarmak için bazı mühendisler, küp şeklinde tekrar eden kristallere sahip bir tür insan yapımı malzeme olan halojenür perovskite odaklandı.
UCLA’nın liderliğinde uluslararası bir araştırma iş birliği, perovskiti bozulmaya neden olan koşullardan korurken; güneş pillerinde perovskiti kullanmanın bir yolunu geliştirdi. Nature Materials‘da yayınlanan çalışmada, bilim insanları neodimyum adı verilen bir metalin küçük miktarlardaki iyonlarını doğrudan perovskite eklediler. Kısaca belirtmekte fayda var; genellikle mikrofonlarda, hoparlörlerde, lazerlerde ve dekoratif camlarda kullanılan neodimyum, iyonları, kübik bir perovskit kristali içinde yuvalanmak için doğru boyuta sahip. Bu bağlamda araştırmacılar, her 10.000 perovskit molekülü için yaklaşık sekiz neodimyum iyonu eklediler ve ardından malzemenin güneş pillerindeki performansını test ettiler.
Maksimum güçte çalışan ve 1.000 saatten fazla sürekli ışığa maruz kalan artırılmış perovskit kullanan bir güneş pili, ışığı elektriğe dönüştürme verimliliğinin yaklaşık %93’ünü korudu. Buna karşılık, standart perovskit kullanan bir güneş pili, aynı koşullar altında 300 saat sonra güç dönüştürme verimliliğinin yarısını kaybetti. Bunun sonucunda ekip, güçlendirilmiş perovskitin sadece ışığa ve ısıya maruz kaldığında çok daha dayanıklı olduğunu değil, aynı zamanda ışığı daha verimli bir şekilde elektriğe dönüştürdüğünü de buldu.
Yenilenebilir enerjinin kritik derecede önemli olduğunun altını çizen UCLA doktora sonrası araştırmacısı ve çalışmanın ilk yazarı Yepin Zhao, “Perovskite bir oyun değiştirici olacak çünkü silikonun yapamayacağı şekilde seri üretilebilir ve malzemeyi daha iyi hale getirecek bir katkı maddesi belirledik.”dedi
Ekip ayrıca, herhangi bir ekipman çekme gücü olmadan güneş pillerine sürekli ışık tuttu. Bu da perovskit bozunmasını hızlandırdı. Neodim ile perovskit kullanan bir cihaz, 2.000 saatten uzun bir süre sonra güç dönüştürme verimliliğinin %84’ünü korurken; standart perovskite sahip bir cihaz bu süreden sonra verimliliğinden hiçbir şey kaybetmedi.
Diğer yandan malzemenin yüksek sıcaklıklara dayanma yeteneğini test etmek için araştırmacılar, güneş pillerini her iki malzemeyle birlikte yaklaşık 180 Fahrenheit dereceye kadar ısıttılar. Artırılmış perovskite sahip güneş pili, 2.000 saatten fazla bir süre sonra verimliliğinin yaklaşık %86’sını korurken, standart bir perovskite cihazı bu süre zarfında ışığı elektriğe dönüştürme yeteneğini tamamen kaybetti.
Yang, ilerlemenin perovskite güneş pillerinin önümüzdeki iki ila üç yıl içinde pazara ulaşmasına yardımcı olabileceğini söyledi.