Güneş enerjisi sektörü için perovskite malzemeler, yüksek verimlilik potansiyelleriyle uzun süredir ‘geleceğin teknolojisi’ olarak görülüyordu. Ancak bu hücrelerin hassas yapısı ve dış ortam koşullarına karşı dayanıksızlığı, ticari ölçekteki yayılımını kısıtlıyordu. HKUST araştırmacıları, kurşun klorür (PbCl2) kullanarak geliştirdikleri yeni yöntemle bu engeli temelden sarsıyor.
VAKUM ALTINDA MÜKEMMEL KRİSTAL DİZİLİMİ
Araştırma ekibi, termal eş buharlaştırma süreci sırasında PbCl2 ‘eş kaynağı’ ekleyerek perovskite kristallerinin büyüme yönünü kontrol etmeyi başardı. Bu yöntemle, kristallerin ‘yüz yukarı’ (100) olarak adlandırılan oldukça düzenli bir yapıda dizilmesi sağlandı. Elde edilen bu kristal düzeni, panellerin ışık ve ısı kaynaklı bozulmalara karşı direncini artırırken, optoelektronik performansı da zirveye taşıyor.
REKOR VERİMLİLİK VE ZORLU TESTLER
Yeni biriktirme yöntemi, tamamen vakumla üretilen geniş bant aralıklı perovskite hücrelerde %19,3'lük laboratuvar verimliliğine ulaştı. Daha da önemlisi, endüstri standartlarını temsil eden 1 cm2’lik hücre boyutunda %18,5 gibi yüksek bir verimlilik sağlandı.
Dayanıklılık tarafında ise hücreler, Uluslararası Organik Fotovoltaik Kararlılık Zirvesi (ISOS) protokolleri kapsamında 1080 saatlik hızlandırılmış yaşlandırma testine tabi tutuldu. 75°C sıcaklıkta ve kesintisiz ışık altında yapılan bu testlerde hücreler, başlangıç performanslarının %80'ini korumayı başardı.
SİLİKON İLE TANDEM GÜÇ BİRLİĞİ
Çalışmanın sanayi için en heyecan verici kısmı, bu yüksek kaliteli perovskite katmanlarının mevcut silikon panellerle birleştirilmesiyle ortaya çıkıyor. Perovskite-silikon tandem güneş hücreleri, güneş spektrumunun farklı bölgelerini aynı anda işleyerek verimliliği %27,2 seviyesine çıkardı.
OPERANDO GÖRÜNTÜLEME İLE MİKROSKOBİK ANALİZ
Cihazların çalışma anındaki fiziksel değişimlerini gözlemlemek için ‘operando hiperspektral görüntüleme’ teknolojisi kullanıldı. Prof. LIN Yen-Hung, bu yöntemin cihaz ömrünü yöneten faktörleri pikseller bazında haritalamalarına olanak tanıdığını belirtti. Bu sayede, halojen ayrışması gibi mikro ölçekli sorunlar doğrudan makro performansla ilişkilendirilerek çözüm üretildi.
İtalya'da gerçekleştirilen 8 aylık gerçek dünya dış mekan testlerinde performansını koruyan bu teknoloji, perovskite-silikon tandem güneş pillerinin sadece laboratuvarlarda değil, çatılarımızda ve enerji santrallerimizde de güvenle kullanılabileceği bir geleceğin kapısını aralıyor.
