Organik güneş pillerinde verimlilik rekoru kırıldı

Yeni verimlilik rekoru
Yüzde 20 verimlilik sağlanabilir
Yorumlar

Polimer bazlı organik güneş pilleri şeffaf, hafif ve esnek bir yapıda üretilebiliyor. Bu sayede güneş pillerinin bir çözücü ile karıştırılması ve tıpkı gazete baskısı yaparcasına büyük plastik rulolara hızlı bir şekilde basılması mümkün. Organik güneş pillerinin bu yapısı; konutların, otomobillerin ve günlük hayatta karşılaştığımız diğer bütün maddelerin dış yüzeyine bu güneş pillerin basılması ve güneş ışığından elektrik elde edilmesi imkanını doğuruyor. Buna karşılık organik güneş pillerinin çok düşük verimlilikle çalışması bu güzel hayalin gerçeğe dönüşmesinin önündeki en büyük etken.

Yeni verimlilik rekoru

Kuzey Karolina Eyalet Üniversitesi'nden Fizik Profesörü Harald W. Ade, geçtiğimiz yıl Hong Kong Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden Henry Yan ile birlikte çalışarak yüzde 11.5 oranında verimlilikle çalışan organik güneş pili üretmeyi başarmıştı. Bu oran oldukça az görünse de organik güneş pilleri için verimlilik rekoru anlamına geliyordu. Bununla yetinmeyen Ade, Çin Bilimler Akademisi'nden Kimyager Jianhui Hou ile birlikte çalışarak geçtiğimiz günlerde yeni bir rekora imza attı. İkilinin ürettiği polimer bazlı organik güneş pili, güneş ışığındaki enerjinin yüzde 14.2'sini elektrik akımına dönüştürmeyi başardı.

Organik güneş pillerinin verim konusunda yetersiz kaldığı için bugüne kadar yaygın bir şekilde kullanılmadığını kaydeden Harald Ade, verimliliğin artırılması için organik moleküller arasındaki uyumun üst seviyede olması gerektiğini belirtiyor. Organik güneş pillerinde iki farklı organik molekülün yer aldığını ifade eden fizikçiye göre bunlardan ilki ışığı emen ve uyarılmış yükler üreten polimer bileşen; ikincisi ise elektronların elektrotlardan akmasını sağlayan ve böylece pilde akımı oluşturan daha küçük organik moleküller.

Buradaki esas problem ise kimyagerler polimer bileşeni güneş ışığını daha iyi emecek şekilde geliştirdiğinde iki molekül arasındaki uyum kayboluyor ve bir molekülden diğerine elektron geçişi gerçekleşmeyebiliyor. Bu durumun adeta kafasını deliklerden çıkaran köstebeği çekiçle vurma oyunu gibi olduğunu dile getiren Ade, bir problemin çözülmesinin ardından hemen yeni bir sorun ortaya çıktığını ve ilerleme kaydedemediklerini açıkladı.

Çalışmalarını iki molekül arasındaki uyumu artırmak için şekillendiren Ade ve Huo, bu yılın başlarında flor gruplarının elektronları güçlü bir şekilde çekmesini sağlayan IT-4F isimli yeni bir alıcı molekülü tasarlayarak elektron geçişinde yaşanan sorunları büyük ölçüde aşmayı başardı. Bununla yetinmeyen ikili, moleküllerin fiziksel olarak hizalanmasını da sağladı ve artık polimerin güneş ışığını emme konusundaki verimi artsa da diğer molekülden elektron geçişi hızlı ve sorunsuz bir şekilde tamamlanabiliyordu. Tüm bu çalışmanın sonunda laboratuvar ortamında yapılan testlerde yüzde 14.2'lik verim oranına ulaşan ikili yeni verim rekorunun sahibi oldu.

Yüzde 20 verimlilik sağlanabilir

Güneş pilleri üretiminde deneme yanılma yoluyla hareket etmek zorunda olduklarını ve bu yöntemin işlerin hızlıca ilerlemesinde ciddi engel oluşturduğunu açıklayan Harald Ade, birkaç yıl içinde yüzde 18-20 verimlilik oranına sahip organik güneş pilleri üretebileceklerine inanıyor. Bu oranın üstüne çıkmanın şu an için çok zor olduğunu kabul eden Ade, yine de bu seviyede verimlilik sunan organik güneş pillerinin yaygın bir şekilde kullanılabileceğini düşünüyor.