Organik güneş pillerinin öncülük ettiği, yenilenebilir enerjiyle desteklenen bir geleceğe doğru ilerliyoruz. Abdullah Gül Üniversitesi'nde (Türkiye) araştırmacı olan Profesör Dooyoung Hah, benzersiz yarım küre şekline sahip yeni bir tür organik güneş pili ortaya çıkardı ve bize bu geleceğe dair bir fikir verdi.
Dünyaya daha düşük maliyetle enerji sağlamak
Bu evrimin merkezinde ışığı elektriğe dönüştüren güneş pilleri yer alıyor. Geleneksel silikon bazlı güneş pilleri onlarca yıldır süren gelişmeler ve iyileştirmeler sayesinde yıllardır çatılarda dans ederken, organik muadilleri artık optimize edilmiş performans vaadiyle gösteriyi çalıyor.
Organik fotovoltaik (OPV) hücreler olarak adlandırılan bu hücreler, plastik ve boyalar gibi günlük karbon bazlı malzemelerden yapılıyor ve daha az ağırlığa sahipken daha fazla esneklik sağlıyor. Potansiyel olarak daha düşük bir üretim maliyetine sahip olan bu OPV hücreleri, yaratıcılıktan başka bir şey değildir. Artık bükülebilen, örtülebilen ve hatta kumaşlara dokunabilen OPV hücreleri, güneş enerjisinden yararlanmanın devrim niteliğindeki yollarının kilidini açıyor.
Yönü ne olursa olsun elektrik üreten güneş enerjisiyle çalışan binaları, gün boyunca şarj olan giyilebilir elektronikleri ve hatta doğrudan güneşten güç alan akıllı tarım sistemlerini hayal edin.
İmkanlar sonsuzdur!
Araştırmada Profesör Hah, yapıları daha küçük, yönetilebilir parçalara bölen ve daha sonra simüle edip analiz eden, üç boyutlu sonlu elemanlar analizi (FEA) adı verilen hesaplamalı bir teknik aracılığıyla ışığın yarım küre şeklindeki kabuk şeklindeki bir güneş pili ile etkileşimini kavramaya çalıştı. tüm yapının çeşitli koşullar altındaki davranışı.
Enine elektrik (TE) polarize ışık altında FEA analizine tabi tutulduğunda yarım küre şeklindeki hücre, ışık emiliminde yüzde 66 oranında şaşırtıcı bir artış gösterdi; bu da Profesör Hah'ın teorisini doğruladı. Daha küçük de olsa benzer bir artış, çapraz manyetik (TM) polarize ışığa maruz bırakıldığında gözlemlendi ve iyileşmeler %36 civarındaydı.
Organik güneş pillerinin verimliliğindeki bu radikal sıçramanın acil sonuçları laboratuvarın çok ötesine uzanıyor ve küçük elektroniklerden tam ölçekli elektrik şebekelerine kadar her şeye güç verme şeklimizde bir devrim öneriyor. Verimli bir şekilde yakaladıkları ışık gibi, olanaklar da sınırsız görünüyor!
Yarım küre şeklinde, aydınlık bir gelecek
Emilimdeki artışın ötesinde, yarım küre şeklindeki kabuk yapısı, TE ve TM polarizasyonları için sırasıyla 81 ve 82 dereceyi kapsayan daha geniş bir kapsama alanı sağladı ve bu durum bunların giyilebilir elektronikler gibi uygulamalardaki potansiyel kullanımlarına işaret etti.
“Geliştirilmiş soğurma ve çok yönlülük özellikleriyle, önerilen yarım küre şeklindeki kabuk şeklindeki aktif katmanlar, biyomedikal cihazlar gibi organik güneş pillerinin çeşitli uygulama alanlarının yanı sıra enerji üretim pencereleri ve seralar, internet gibi uygulamalarda da faydalı bulunacaktır. -şeylerin-of-şeyler, vb.” diye vurguladı Profesör Hah. ifade.
Güneş pilleri için yarı küresel kabuk yapısı fikri, güneş teknolojisindeki son gelişmeleri ve daha da önemlisi sürdürülebilir kaynaklarla desteklenen bir geleceğin yaşayabilirliğini simgeleyen bir yeniliktir.
Doğru destek ve daha fazla araştırma ile temiz, sınırsız ve yenilenebilir enerjiyle çalışan bir gezegen vizyonu gerçeğe dönüşebilir. Dünya bir kez daha yeşile dönebilir.
Araştırmanın ayrıntıları dergide yayımlandı. Enerji için Fotonik Dergisi.
Çalışma Özeti
Organik bir fotovoltaik hücre yapısı için, hem ışık emilimini hem de açısal kapsamayı arttırmayı amaçlayan yarım küre şeklinde bir kabuk şekli önerilmiştir. Yarım küre şeklindeki kabuk şeklindeki aktif katman içindeki absorpsiyon spektrumlarını incelemek için üç boyutlu sonlu elemanlar analiz yöntemi kullanılır. Çalışma, önerilen yapının, gelen ışık enine elektrik (TE) ve enine manyetik (TM) polarize olduğunda, düz yapılı bir cihazla karşılaştırıldığında sırasıyla %66 ve %36 emilim artışı sağlayabileceğini ortaya koyuyor. Önerilen yarı küresel kabuk yapısının, daha önce bildirilen yarı silindirik kabuk yapısıyla karşılaştırıldığında %13 (TE) ve %21 (TM) kadar yüksek bir emme artışına sahip olduğu da öğrenilmiştir. Önerilen yapının açısal kapsamı da geliştirilerek 81 derece (TE) ve 82 derece (TM)'ye ulaşıldı; bu da geliş açısının rastgele değişebildiği giyilebilir elektronik uygulamaları için oldukça kullanışlı hale geliyor. Bu iyileştirmeler, cihazın yarım küre şeklindeki kabuk şeklinin mümkün kıldığı aktif katman boyunca daha iyi ışık bağlantısı ve yönlendirmeye bağlanabilir.
Kaynak bağlantısı