Doğadaki en yaygın organik maddelerden biri olan lignin, çevre dostu ve kararlı bir organik güneş pili oluşturmak için kullanılabilmektedir. Linköping Üniversitesi ve Kraliyet Teknoloji Enstitüsü’nden (KTE) araştırmacıların Advanced Materials dergisinde yayınlanan çalışmasının gösterdiğine göre, işlenmiş kraft lignin güvenilir ve çevre dostu güneş pilleri yapımında kullanılabilmektedir.
Güneş ışığı aktif olarak sürdürülebilir enerji kaynaklarının başında gelmektedir. Silikondan yapılma geleneksel güneş pilleri verimli olmasına karşın zehirli kimyasal saçılmalara yol açabilir ve karmaşık üretim aşamalarına sahiptir. Bu nedenle organik güneş pilleri düşük üretim maliyeti, hafiflik ve esneklik gibi özellikleri nedeniyle popüler bir araştırma alanı haline gelmiş, iç mekanlarda kullanım veya teknolojik cihazların şarjı için giysilere eklenmesi gibi birçok uygulama alanı gelişmiştir.
Tüm bu olumlu özelliklerinin yanında organik güneş pillerinin problemli yönü ise petrolden türetilen plastik veya polimer gibi malzemelerden yapılmış olmasıdır. Bu sebeple organik olmasına rağmen olması tam olarak çevre dostu değillerdir.
Linköping Üniversitesi ve KTE’deki araştırmacılar elektron transfer katmanının odun hamuru temelli kraft ligninden yapılma katota bağlı olduğu bir organik güneş pili geliştirdiler. Mevcutta güneş pilinin küçük bir kısmı ahşaptan yapılmış olsa da asıl hedef tamamı ahşaptan yapılma bir güneş pili üretmektir.
Linköping Üniversitesi Organik Elektronik Laboratuvarı profesörü Mats Fahlman “Amacımız sürdürülebilir, güvenli, ucuz ve çevre dostu güneş pilleri geliştirmek. Yaptığımız bu çalışma bize bunun mümkün olduğunu ve petrol bazlı malzemeden ahşap bazlı alternatiflere geçişin ilk adımı olduğunu gösteriyor.” dedi.
Önceki çalışmalarda, organik güneş pilleri ve kristal perovskitten yapılma güneş pillerinde güvenilirliği veya kararlılığı artırmak amacıyla kimyasal olarak modifiye edilmiş ahşap malzemeler kullanıldı. Yayınlanan güncel çalışmada ise Linköping Üniversitesi araştırmacıları kağıt üretim işlemlerinde kullanılan ahşaptan elde edilen ligninin ham hali olarak da bilinen kraft lignin kullandılar. KTH araştırmacıları ile birlikte amaçlarına en uygun lignin moleküler bileşiminin hangisi olduğunu analiz ettiler.
“Kraft ligninden katot arayüz katmanını meydana getirecek bir malzeme elde ettik. Elde ettiğimiz bu malzemenin güneş pilini daha kararlı hale getirdiği ortaya çıktı.’’ diyen Linköping Üniversitesinde baş araştırma mühendisi Qilun Zhang, kraft ligninin avantajının birçok hidrojen bağının oluşumuna imkan sağlaması ve bu durumun güneş pilini daha kararlı hale getirmesi olduğunu belirtti.
Yaygın olarak iç mekan uygulamalarında kullanılan organik güneş pilleri, sensörler ve benzeri düşük enerjili cihazlarda bataryaların yerini de alabilmektedir. Profesör Fahlman’a göre bu teknoloji, organik güneş pilleri pazarı için atılan ilk adım olmakla birlikte saf enerji tedariği gibi daha büyük uygulamalar için de genişletilebilir. Bu yapılırken güneş pillerini ahşap malzemeden üretmek, bütün güneş pilini daha çevre dostu haline getirecektir.
Prosfeör Fahlman’a göre, organik güneş pilleri hiçbir zaman en verimli seçenek olmayabilir; ancak sürdürülebilir, ekonomik ve zehirli olmamaları, bu pillerin en önemli avantajlarındandır. Fahlman, “%15-%20 gibi bir verimliliğe sahip olmaları bile çoğu uygulama için fazlasıyla yeterlidir.’’ dedi.
Kaynaklar
- https://techxplore.com/news/2023-12-wood-materials-reliable-solar-cells.html
- Zhang, Q., Liu, T., Wilken, S., Xiong, S., Zhang, H., Ribca, I., … & Fahlman, M. (2023). Industrial Kraft Lignin Based Binary Cathode Interface Layer Enables Enhanced Stability in High Efficiency Organic Solar Cells. Advanced Materials, 2307646.
Yenilebilir enerji teknolojilerin daha sürdürülebilir ve çevre dostu hale gelmesi gezegenimizin korunumu için çok önemli ve bu tür araştırmalar ve yayınlar bu konuyu öne sürmektedir. Çok bilgilendirici ve aydınlatıcı bir yazı.