Elektron taşıma katmanlarını ince bir kuantum noktaları katmanıyla değiştiren bilim insanları, perovskit güneş pillerinin verimliliğini ve ölçeklenebilirliğini arttırdı.
Perovskit güneş pillerinde, elektron taşıma katmanı, düşük elektron hareketliliği gösteren ve ayrıca ultraviyole ışık altında olumsuz, fotokatalitik olaylara duyarlı olan mezogözenekli titanyum dioksit ile yapılır.
İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü’nde (l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne /EPFL) Prof. Michael Grätzel ve Kore Enerji Araştırmaları Enstitüsü’nden (Korea Institute of Energy Research )Dr. Dong Suk Kim yönetimindeki bilim insanları, büyük ölçeklerde bile perovskit güneş pillerinde performansı artırmanın ve bunu yüksek seviyede tutmanın yenilikçi bir yolunu buldu.
Araştırmacıların bulduğu yenilikçi fikir, elektron taşıma katmanını ince bir kuantum noktaları katmanıyla değiştirmekti. Kuantum noktaları, yarı iletkenler gibi davranan ve aydınlatıldıklarında belirli dalga boylarında (renkler) ışık yayan nanometre boyutunda parçacıklardır. Eşsiz optik özellikleri, kuantum noktalarını fotovoltaik (PV) cihazlar da dahil olmak üzere çeşitli optik uygulamalarda kullanım için ideal hale getirir. Bu bağlamda bilim insanları, perovskit hücrelerinin titanyum dioksit elektron taşıma katmanını, ince bir poliakrilik asit stabilize kalay (IV) oksit kuantum noktaları katmanıyla değiştirdi.
Buradan hareketle araştırmacılar, kuantum nokta katmanını kullanarak, 0,08 cm2’lik perovskite güneş pillerinin, ölçek büyütmeyi kolaylaştırırken %25,7 (onaylı %25,4) rekor bir güç dönüştürme verimliliğine ve yüksek operasyonel stabiliteye ulaştığını buldular. Bununla beraber güneş pillerinin yüzey alanı 1, 20 ve 64 cm2’ye çıkarıldığında, güç dönüşüm verimliliği sırasıyla; %23,3, %21,7 ve %20,6 olarak ölçüldü.
Science Dergisi’nde yayınlanan çalışmaya EPFL ve Kore Enerji Araştırmaları Enstitüsü’nin yanı sıra Ulsan Ulusal Bilim ve Teknoloji Enstitüsü (Ulsan National Institute of Science and Technology), Ulsan Üniversitesi (University of Ulsan), Zürih Uygulamalı Bilimler Üniversitesi (Zurich University of Applied Sciences) ve Uppsala Üniversitesi’ndeki (Uppsala University) bilim insanları da katkıda bulundu.
Diğer yandan Kore Enerji Araştırma Enstitüsü’nün yanı sıra çalışamanın finansmanı; Kore Eğitim Bakanlığı (Korean Ministry of Education), Kore Bilim Bakanlığı (Korean Ministry of Science) ve AB’nin Horizon 2020 araştırma ve yenilik programının (European Union’s Horizon 2020 research and innovation program) desteğiyle hayata geçti.