Günümüzdeki en büyük sorunlardan biri olan enerji ihtiyacı için fosil yakıtların çevresel etkileri ve tükenebilirliği nedeniyle yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelik araştırmalar ve faaliyetler hızlı bir şekilde önem kazanmıştır. Yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olan güneş enerjisi, çevre dostudur ve sınırsız kullanım olanağı sağlar. Güneş enerjisinin en yaygın kullanım alanı, organik fotovoltaik (OPV) hücreler aracılığıyla güneş ışığının elektrik enerjisine dönüştürülmesidir. Fotovoltaik hücreler, güneşten gelen foton enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren sistemlerdir.
Günümüzde malzeme bilimindeki gelişmeler sayesinde fotovoltaik teknolojilerde de ilerleme sağlanmıştır. Bu teknolojilerden en yeni araştırma konusu ise giyilebilir enerji teknolojileri üzerine olmuştur. Giyilebilir elektronikler enerji üretiminde devrim yaratarak günlük yaşamımızın bir parçası haline geliyor. Bu yenilikçi çözümler, giyilebilir cihazlardan kıyafetlere kadar birçok alanda sürdürülebilir enerjiyi yanımızda taşımamızı sağlıyor. Giyilebilir cihazlardaki en önemli parametre ise vücut hareketlerine uygun olarak esnek özellik göstermesiyle birlikte mekanik sağlamlığını da korumasıdır.1
Araştırmacılar esneklik özelliği dışında hem yüksek güç dönüştürme verimliliği (PCE) hem de iyi mekanik dayanıklılığa sahip gerilebilir OPV’ler geliştirilmesi üzerine çalışmaktadırlar. OPV %14,2’lik başlangıç güç dönüştürme verimliliği (PCE) ve %52 çekilme gerilmesinin altında başlangıç PCE’sinin %80’ini koruma kapasitesi sağlamaktadır. Ayrıca cihaz %10 gerilme altında 100 çevrimden sonra aralıkların %95’ini koruyarak, çevrimsel mekanik dayanıklılık gösterir.2
Esneklik, esas olarak 4-(3-metil-1-imidazol)-1-bütansülfonat’ın (ION E) basit bir şekilde dahil edilmesiyle geliştirilen ve aynı anda PEDOT:PSS’in dayanıklılığını artıran ve aynı zamanda poliüretan alt tabaka ile arayüz yapışmasını güçlendiren yüksek derecede esnek bir PEDOT:PSS elektrodunda aktif katmandaki gerginliğin yerelleştirilmesi ve yeniden dağıtılmasıyla gerçekleştirilir.
PEDOT elektroduna ION E eklenmesi, elektrotun yerleştirilmesini ve alt katmanla olan aşınmasını artırmakta, çatlak oluşumunu geciktirmekte ve cihazın daha uzun süre korunmasına yardımcı olmaktadır.
Sonuç olarak esnek organik güneş hücrelerinde kullanılan malzemeler, cihazın esneklik, dayanıklılık ve verimlilik özelliklerini doğrudan etkiler. PEDOT gibi esnek ve iletken polimerler, aktif katman polimeri, koruyucu katmanlar ve şeffaf iletken elektrot malzemelerinin dikkatli seçimi, bu cihazların etkin performans göstermesini sağlar. OPV’lerdeki bu çok katmanlı yapı ve kullanılan yenilikçi malzemeler sayesinde, cihazların dayanıklılığı artarken enerji verimlilikleri de optimize edilmektedir. Geliştirilen bu esnek yapılar, gelecekteki enerji çözümlerinde önemli bir yer edinme potansiyeline sahiptir ve özellikle giyilebilir teknolojiler ve taşınabilir cihazlar için umut verici bir teknoloji olarak öne çıkmaktadır.
Kaynaklar
- https://techxplore.com/news/2024-10-compound-boosts-solar-cell-stretchability.html
- Wang, J., Ochiai, Y., Wu, N., Adachi, K., Inoue, D., Hashizume, D., … & Someya, T. (2024). Intrinsically stretchable organic photovoltaics by redistributing strain to PEDOT: PSS with enhanced stretchability and interfacial adhesion. Nature Communications, 15(1), 4902.