Kaliforniya Üniversitesi (UCLA) Mühendislik Bölümü'nden malzeme bilimcileri, çift katmanlı tasarımı sayesinde, güneş ışığından günümüz güneş panellerinden daha fazla enerji üreten, son derece verimli ince film güneş paneli geliştirdi.
Cihaz, piyasadan temin edilebilen bir güneş pili üzerine, güneş ışığından enerji elde etmede çok etkili olduğu gösterilen ucuz bir kurşun ve iyot bileşiği olan ince bir perovskit tabakası püskürtülerek yapılıyor. Cihazın alt tabakasını oluşturan güneş pili, bakır, indiyum, galyum ve selenit veya CIGS'den oluşuyor.
Takımın yeni geliştirdiği panel hücresinde güneşten gelen enerjinin yüzde 22.4'ünü elektrik enerjisine dönüştürüyor. Performans, ABD Enerji Bakanlığı Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı'nda bağımsız testlerde doğrulandı. (IBM'in Thomas J. Watson Araştırma Merkezi'ndeki bir grup tarafından 2015 yılında düzenlenen önceki kayıt, yüzde 10.9'du.)
Kaliforniya Üniversitesi'nden Carol ve Lawrence E. Tannas Jr. Malzeme Bilimi Profesörü Yang Yang tarafından yönetilen araştırma bugün Science dergisinde yayınlandı.
Yang, “Çift katlı güneş pili tasarımımızla, güneş enerjisi spektrumunun iki farklı bölgesinden aynı cihaz alanı üzerinden enerji çekiyoruz” dedi. “Bu, güneş ışığından elde edilen enerji miktarını tek başına CIGS katmanına kıyasla arttırıyor.” Yang, bir perovskit tabakası üzerine püskürtme tekniğinin, mevcut güneş pili üretim proseslerine kolaylıkla ve ucuz bir şekilde dahil edilebileceğini ekledi.
Hücrenin yaklaşık 2 mikron (veya bir milimetrenin iki binde biri kadar) kalınlığında olan CIGS baz tabakası güneş ışığını emer ve kendi başına yüzde 18,7'lik bir verimlilikle enerji üretir, ancak 1 mikron kalınlığındaki perovskite katmanın verimini arttırır.İki katman UCLA araştırmacılarının tasarladığı nano ölçekli bir arayüzle birleştirildi; bu da elde edebileceği güç miktarını arttırıyor.Ve tüm montaj yaklaşık 2 milimetre kalınlığında bir camın alt tabakası üzerinde oturuyor.
Yang, “Teknolojimiz mevcut CIGS güneş pili performansını orijinal performansından yaklaşık yüzde 20 oranında artırdı” dedi. “Bu, enerji maliyetlerinde yüzde 20 azalma anlamına geliyor.”
İki katmanlı tasarımı kullanan cihazların sonunda yüzde 30 güç dönüşüm verimliliğine yaklaşabileceğini ekledi. Bu, araştırma grubunun bir sonraki hedefi olacak.
Araştırma, Ulusal Bilim Vakfı ve Hava Kuvvetleri Bilimsel Araştırma Dairesi tarafından destekleniyor. Yang ve onun araştırma grubu birkaç yıldır çift katmanlı güneş pilleri üzerinde çalışıyor ve başarıları, pencerelerde kullanılabilecek şeffaf güneş pilleri geliştirmeyi içeriyor.