“Güneş ışınlarından daha verimli nasıl faydalanır?” sorusu zihinleri kurcalarken pembe anten teknolojisi gibi yeni fikirler bu konuda umut veriyor. Stanford Üniversitesi’nden üç mühendis güneş panellerinin performansını arttıran yeni bir teknoloji geliştirdi. Bu buluş güneş altında, güneş hücresi tarafından üretilen ısıyı uzaklaştırıyor ve soğutuyor; böylece hücrelerin daha fazla fotonu elektriğe çevirmesine izin veriyor.
Elektrik elektronik mühendisliği Profesörü Dr. Shanhui Fan’ın, araştırmacı Dr. Aaswath P. Raman’ın ve doktora öğrencisi Linxiao Zhu’nun çalışması “Proceedings of the National Academy of Sciences” bilimsel dergisinin son sayısında yayınlandı. Araştırmacılar buluşlarını Standford Üniversitesi çatısında test ettiler ve güneş endüstrisini uzun süredir yoran bir sorunu ele aldılar: “Fotonların kullanışlı elektriğe çevrilmesinde en çok ısınan güneş hücrelerinin verimsiz olması durumunu.”
Araştırmacıların çözümü; ince silika malzemenin geleneksel fotovoltaik güneş hücrelerinin üzerini kaplamasına dayanıyor. Bu malzeme şeffaf; güneş hücrelerini çalıştıran görünen güneş ışığını geçiriyor ve yakalıyor, ancak infrared ışınlardan gelen termal ışımayı ve ısıyı uzaklaştırıyor.
“Isı, verimlilik için zararlı olsa da güneş panellerinin çalışması için, panellerin güneşe dönük olması gerekiyor” diyor Prof. Fan. “Bizim termal kaplamamız güneş ışığını geçiriyor, hatta güneş ışığının soğurulmasını artırıyor, ama aynı zamanda ısıyı dışarı vererek güneş hücrelerini soğutuyor ve güneş hücrelerinin verimliliğini de arttırıyor” diye de ekliyor.
2014 yılında aynı ekip, infrared ısıyı atmosferi ısıtmadan direk uzaya yollayan aşırı ince bir malzeme geliştirmişti. “Nature” bilimsel dergisinde yayınlanan bu çalışma “ışınımsal soğutma” olarak tanımlanmıştı. Yeni yayımlanan bu yayınlarında ise, araştırmacılar önceki çalışmalarını güneş paneli dizilerinin performansını arttırmak için kullandılar.
Ekip, teknolojilerini elektrik üretmeden güneş hücrelerini taklit eden özel hazırlanmış güneş soğurucuya sahip bir cihazda test etti. Deneyler kaplayıcı malzemenin, görünen ışığın güneş hücrelerinden geçmesine izin verdiğini, aynı zamanda soğurucunun da (-5 C’a kadar) soğutulduğunu gösterdiler. Yüzde 20 verimle tipik bir kristal silisyum güneş hücresi, -5 C’a soğutma ile hücre verimini yüzde 1 arttırıyor.
Araştırmacılar yeni şeffaf termal kaplamaların en iyi; kuru, temiz ortamlarda çalıştığını ve büyük güneş paneli serileri için tercih edildiğini ifade ediyorlar. Ekip teknolojinin ticarileşebileceğini ve endüstriyelleşmesinin olası olduğunu da ekliyor.
Araştırmacılardan Zhu “Bu teknolojinin, açık havada kullanılan ve hem çeşitli sebeplerle güneş ışınınlarının görünür kısmını muhafaza eden, hem de soğutulma ihtiyacı duyan araç ve sistemlerde büyük bir potansiyele sahip olduğunu” ifade ediyor. Ayrıca “Pasif soğutma sağlayan bu sistemin, örnek olarak; araçlarda kullanılabileceğini.”
Güneş ışınlarından daha fazla faydalanabilmenin daha verimli yolları aranırken, malzeme bilimindeki gelişmelerin de bu konudaki katkıları her geçen gün kendini göstermeye devam ediyor.