Ne kadar sürdürülebilir, yeşil ve temiz enerji kaynakları olursa olsun, geleneksel güneş panelleri geniş bir kurulum alanı ve büyük bir başlangıç yatırımı gerektirir. Bu sınırlamalar nedeniyle, kentsel alanlarda (özellikle çok sayıda apartman veya mağazanın bulunduğu alanlarda) uygulanması zordur. Ancak Michigan Üniversitesi’ndeki becerikli mühendislerin çalışmaları sayesinde, bu yakında bir sorun olmaktan çıkabilir.
Araştırmacılar, evlerimizde, binalarımızda ve hatta kiralık apartman dairelerimizde elektrik üreten pencereler olarak kullanılabileceğini iddia ettikleri şeffaf güneş panelleri oluşturdular.
İmaj kredisi: Kenrick Baksh/Unsplash
Bu şeffaf paneller gerçekten ekonomik olarak elektrik üretebiliyorsa, sıradan pencerelerin günleri numaralandırılabilir. Yakında nerede yaşarsak yaşayalım ucuz güneş enerjisine erişebileceğiz – hatta daha da iyisi, zaman zaman meydana gelen korkunç elektrik kesintilerinden kurtulabileceğiz, çünkü cam gibi şeffaf güneş panelleri sayesinde her gün ev ve her modern gökdelen bağımsız olarak elektrik üretebilecek.
Şeffaf güneş panellerine genel bakış
Güneş ışığından enerji üretmek için bir güneş paneli içine yerleştirilmiş güneş pillerinin güneş radyasyonunu emmesi gerekir. Bu nedenle, güneş ışığını kendi içlerinden tam olarak geçiremezler (bir pencerede camın yaptığı gibi). Bu nedenle, şeffaf güneş panelleri fikri ilk başta saçma ve tamamen mantıksız görünebilir, çünkü şeffaf bir panel radyasyonu emmemelidir.
Araştırmacılar bunun tamamen doğru olmadığını buldular. Daha doğrusu, hiç de öyle değil.
Michigan Üniversitesi’ndeki mühendisler tarafından oluşturulan güneş panelleri, şeffaf ışıldayan güneş yoğunlaştırıcılarından (TLSC’ler) oluşur. Siyaninden oluşan TLSC’ler, kızılötesi ve ultraviyole radyasyon dahil olmak üzere görünmez güneş radyasyonunu seçici olarak emebilir ve görünür ışınların geri kalanının geçmesine izin verebilir. Başka bir deyişle, bu cihazlar insan gözü için saydamdır (neredeyse cam gibi), ancak güneş ışığının bir kısmını emer ve daha sonra elektriğe dönüştürülür. Bu nispeten yeni bir teknolojidir, ilk olarak yalnızca 2013’te geliştirildi, ancak şimdiden etkileyici sonuçlar gösteriyor.
MSU’dan Profesör R. Lant, şeffaf bir ışıldayan güneş yoğunlaştırıcısını gösteriyor. Resim kredisi: Michigan Eyalet Üniversitesi
TLSC donanımlı paneller, daha sonra pencereler, akıllı telefon ekranları, araba çatıları vb. oluşturmak için kullanılabilecek ince, şeffaf levhalar halinde kalıplanabilir. Geleneksel panellerin aksine, şeffaf güneş panelleri silikon kullanmaz, bunun yerine karbon bazlı bir IC-SAM tabakası ile kaplanmış bir çinko oksit tabakası ve bir fulleren tabakasından oluşur. IC-SAM ve fulleren katmanları sadece panelin verimini arttırmakla kalmaz, aynı zamanda güneş pillerinin radyasyon soğuran alanlarının tahribatını da engeller.
Şaşırtıcı bir şekilde, Michigan Eyalet Üniversitesi (MSU) araştırmacıları, şeffaf güneş panellerinin 30 yıldan fazla dayanabileceğini ve bu da onları çoğu geleneksel güneş panelinden daha dayanıklı hale getirdiğini iddia ediyor. Temel olarak, pencerelerinizi bu şeffaf güneş pilleriyle donatabilir ve onlarca yıl boyunca fazla uğraşmadan bedava elektrik elde edebilirsiniz. Şaşırtıcı olmayan bir şekilde, bu olasılık birçok insanı ilgilendirdi.
Michigan Üniversitesi’nde şeffaf güneş paneli deneyini yöneten Profesör Richard Lunt’a göre, “Son derece şeffaf güneş pilleri, yeni güneş teknolojileri için umut verici bir yönü temsil ediyor.” Ayrıca gelecekte bu cihazların çatı güneş enerjisi sistemleriyle aynı güç üretim potansiyelini sağlayabileceğini ve ayrıca binalarımıza, arabalarımıza ve cihazlarımıza kendi kendini şarj etme yeteneği sağlayabileceğini de sözlerine ekliyor.
“Üzerinde çalıştığımız şey bu” dedi. “Geleneksel güneş enerjisi teknolojileri elli yılı aşkın bir süredir aktif olarak çalışılmaktadır, ancak biz sadece yaklaşık beş yıldır son derece şeffaf güneş pilleri üzerinde çalışıyoruz. Sonuç olarak, bu teknoloji küçük tesislerde düşük maliyetli ve yaygın güneş enerjisi kullanımı için umut verici bir yol sunuyor. ve daha önce kullanılamayan geniş alanlar”.
Resim kredisi: Jim Loic/Unsplash
Şeffaf Güneş Paneli Teknolojisindeki Son Gelişmeler
MSU’da Profesör Richard Lunt ve ekibi tarafından yapılan araştırmaya ek olarak, gelişmiş güneş yalıtım camı üzerinde çalışan başka araştırma grupları ve şirketler de var. Bu yılın başlarında, Rusya’daki ITMO Üniversitesi’nden bir ekip, şeffaf güneş panelleri üretmek için daha ucuz bir yöntem geliştirdi. Araştırmacılar, şeffaf güneş panellerini hiç olmadığı kadar ucuza üretmenin bir yolunu buldular.
“Geleneksel ince film güneş pilleri, daha fazla ışığı yakalamalarını sağlayan opak bir metal iç katmana sahiptir. Şeffaf güneş pilleri, yarı saydam bir arka elektrot kullanır. Bu durumda, içinden geçerken bazı fotonlar kaçınılmaz olarak kaybolur, bu da cihazların performansını düşürür. Ayrıca, doğru özelliklere sahip bir arka elektrotun üretimi oldukça pahalı olabilir” diyor ITMO Üniversitesi Fizik ve Teknoloji Fakültesi’nde araştırmacı olan Pavel Voroshilov.
“Deneylerimiz için küçük moleküllü bir güneş pili aldık ve ona nanotüpler bağladık. Ardından nanotüplerin bir iyon kapısı ile dopingini yaptık. Aktif katmandan gelen yükün sağlanmasından sorumlu olan taşıma katmanını da işledik. başarılı bir şekilde elektrota ulaşır. Vakum odaları olmadan, ortam koşullarında çalışmayı gerçekleştirmeyi başardık. Tüm yapılması gereken, gerekli özellikleri oluşturmak için biraz iyonik çözelti damlatmak ve küçük bir voltaj uygulamaktı” diye ekliyor çalışmanın yazarı. Pavel Voroshilov.
ITMO Üniversitesi Yeni Fizikoteknik Enstitüsü’nde araştırma görevlisi olan Pavel Voroshilov.
Hollandalı teknoloji şirketi PHYSEE, 300 metrekarelik güneş enerjili PowerWindow’u Hollanda’daki Rabobank binasına başarıyla kurdu. Şeffaf PowerWindows şu anda tüm bir binanın enerji ihtiyacını karşılayacak kadar verimli olmasa da, PHYSEE biraz daha fazla çabayla güneş pencerelerinin performansını ve güç üretim kapasitesini yakında artırabileceklerini söylüyor.
Kaliforniya merkezli Ubiquitous Energy, pencerelerde kullanılan camı şeffaf güneş panellerine dönüştürebilen bir güneş kaplaması oluşturmayı amaçlayan “ClearView Power” sistemi üzerinde de çalışıyor. Bu güneş kaplaması, şeffaf cam pencerelerin yüksek enerjili kızılötesi radyasyonu emmesine izin verecektir. Şirket, ClearView güneş panellerinin ilk testi sırasında %9,8 verimlilik elde edildiğini iddia ediyor.
Eylül 2021’de, Chiba City’de bulunan Nippon Sheet Glass Corporation (NSG) tesisi, Japonya’da güneş pencereleriyle donatılan ilk bina oldu. NSG’nin tesislerinde kurduğu şeffaf güneş panelleri Ubiquitous Energy tarafından tasarlanmıştır. Son zamanlarda, Ubiquitous Energy, Morgan Creek Ventures ile ortaklaşa olarak Colorado’da yapım aşamasında olan Boulder Commons II ticari binasına şeffaf güneş pencereleri yerleştirdi.
PowerWindows, güneşe herhangi bir açıda, doğrudan ve dolaylı ışıkta çalışır
Tüm bu ilginç eğilimler, er ya da geç, evlerimize de enerji üreten şeffaf güneş pencereleri kurabileceğimizi gösteriyor. Enerjinin küresel ölçekte üretilme biçimindeki bu kadar küçük bir değişiklik, daha enerji verimli bir dünyada yaşama yolunda büyük bir adım olabilir.
Ancak buna henüz ulaşamadık
Yukarıdakilerin tümü gerçek olamayacak kadar iyi geliyorsa, öyledir. Bu tamamen şeffaf güneş panellerinin verimliliği, teknolojinin yaklaşık %10’luk bir verimlilik elde etme potansiyeline sahip olmasına rağmen, yaklaşık %1’dir – bu, geleneksel güneş panelleri için halihazırda sahip olduğumuz %15’lik ile karşılaştırıldığında (bazıları çok yüksek olabilir). %22 veya hatta biraz daha yüksek).
Bu nedenle, teknoloji henüz şeffaf güneş panellerinin yeterince güçlü olmasına izin vermiyor, ancak bu kaçınılmaz olarak yakın gelecekte gerçekleşecek. Ayrıca bu teknolojinin avantajı, geleneksel güneş panellerinin kurulumunun mümkün olmadığı yerlerde küçük hacimlerde kullanılabilmesidir. Bununla birlikte, değiştirilmeleri gerekmez, sadece takviye için yeterlidir.
Düşünürseniz, on yıl önce bile güneş enerjisi rekabetçi olarak görülmüyordu ve son araştırmalardan birinde, şimdi insanlık tarihindeki en ucuz elektrik şekli olduğu kanıtlandı. Şeffaf güneş panelleri henüz gerçek bir uygulama bulamamış olsa da, yine de bu tür bir teknolojinin ne kadar hızlı gelişebileceğini ve harika sonuçlar elde etme umutlarının çok yüksek olduğunu görüyoruz.
Yakında binalarımızın pencerelerinden enerji elde edebileceğimiz düşüncesi bile ne kadar yol aldığımızı gösteriyor. Enerji devrimi hemen köşede ve onu ciddiye almamız akıllıca olur.