Arka kontaklı perovskit güneş pili

Yenilenebilir enerji entegrasyonu, karbon emisyonlarını azaltma ve enerji kaynaklarını çeşitlendirme yönündeki araştırmalarda odak noktası haline gelmiştir.

Fosil yakıtlar ve ham petrol, dünyanın artan enerji taleplerini karşılamak için enerji üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Fakat, az bulunabilirlikleri ve çevreye olan zararları son yıllarda yenilenebilir enerjiye olan talebi artırmıştır. Enerji kaynağı olarak sınırsız ve doğal olarak yenilenen kaynakları kullanır. Güneş enerjisi bol bulunan ve ucuz bir yenilenebilir enerji kaynağıdır.¹

Araştırmacılar, geleneksel güneş panellerine alternatif olarak hafif ve esnek güneş filmleri geliştirmeyi hedefliyor. Bu yeni teknoloji, plastik bir film üzerine küçük oluklar kabartılarak ve ardından perovskit malzeme ile doldurularak üretiliyor. Çatılar ve güneş panellerinin ağırlığına dayanamayan yüzeylerde kullanım imkânı sunan bu yöntem, düşük maliyeti sayesinde özellikle gelişmekte olan ülkelerde güneş enerjisinin yaygınlaşmasını hızlandırabilir. Fosil yakıtların yerini sürdürülebilir enerji kaynaklarının alması yolunda önemli bir adım olarak değerlendirilen bu yenilik, güneş enerjisinin daha kullanılabilir hale gelmesini sağlayabilir.²

Son yıllarda metal-halojenür perovskit bazlı güneş hücreleri, güç dönüşümde büyük bir gelişme kat ederek %3,8’den %26’nın üzerine çıktı. Bu yüksek verimliliklerin sebebi, perovskitlerin;

• düşük eksiton bağlanma enerjisi, 
• uzun yük taşıyıcı difüzyon uzunlukları,
• ayarlanabilir bant aralıkları 

gibi avantajlarındandır. Aynı zamanda, düşük üretim maliyetleri sayesinde perovskit güneş pilleri (PSC’ler), geleneksel silikon bazlı güneş panellerine güçlü bir rakip olarak görülüyor.

Yaygın olarak kullanılan şeffaf iletken oksitler (TCO), özellikle indiyum kalay oksit (ITO), üretim maliyetleri ve kaynak kısıtlamaları gibi sebepler yüzünden zorluk çıkarıyor. İndiyumun sınırlı arzı ve yüksek maliyeti, güneş pili teknolojilerinde daha sürdürülebilir alternatiflerin arayışını hızlandırdı.

Arayışların neticesinde, geri temaslı güneş hücreleri, klasik düzlemsel yapılara alternatif olarak sunuluyor. Tüm elektrot ve taşıma katmanlarının cihazın arkasında konumlandırıldığı bu yapıların, ışık emilimini artırarak verimlilik kayıplarını oldukça azalttığı gözlemlendi. 2016 yılında perovskit güneş hücrelerinde ilk kez %6,5 verimlilikle denenen geri temaslı yapılar, sonraki yıllarda çeşitli çalışmalarla geliştirildi. Fakat, bu teknolojinin kullanımının yaygınlaşması için yük taşıyıcı katmanlarının mikron altı ölçeklerde ayrılması gerekiyor.

2019 yılında, araştırmacılar V şeklinde mikro oluklara dayalı yeni bir geri temas yapısı geliştirdi. Bu çalışmada ise, önceki araştırmaların üzerine eklenerek önemli bir ilerleme kaydedildi ve 362 oluk içeren mikro modüller üretildi (Şekil 1). %12,8’e kadar güç dönüşüm verimliliği sunan bu esnek güneş modülleri, tamamen ölçeklenebilir üretim süreçleriyle üretilebiliyor. Üstelik, kullanılan titanyum ve nikel gibi malzemeler, indiyuma kıyasla çok daha düşük maliyetli ve tedarik açısından daha uygulanabilir bir çözüm olarak görülüyor.

Bu çalışmalar, güneş enerjisi teknolojilerinde perovskit bazlı geri temaslı hücrelerin ticari ölçekli üretime geçişinde önemli bir adım olarak değerlendirilmektedir. Ayrıca yeni bir MAPbI₃ (metilamonyum kurşun(III) iyodür) perovskit arka temaslı güneş pili teknolojisinin slot-die kaplama yöntemiyle ölçeklendirilebileceği ve %12,8’e kadar sabitlenmiş verimliliğe sahip seri bağlı oluk kaskadlarının oluşturulabileceği görülmüştür. Düşük maliyetli ve dünyada bol bulunan malzemelerle tamamen ölçeklenebilir süreçler kullanılarak üretilen esnek arka temaslı perovskit güneş pili modüllerinin bu gösterimi, bu teknolojinin kullanılması için umut verici bir çalışma olarak görülmektedir.³

Kaynaklar

1. Fedakar, H. I., Dinçer, A. E., & Demir, A. (2025). Comparative analysis of hybrid geothermal-solar systems and solar PV with battery storage: Site suitability, emissions, and economic performance. Geothermics, 125, 103175.
2. https://techxplore.com/news/2025-02-tiny-grooves-reshape-future-solar.html
3. Blackburn, D., Hill, N. S., Wood, C. J., Velusamy, T., Nieto-Díaz, B. A., Woolley, C., … & Lidzey, D. G. (2025). Back-Contact Perovskite Solar Cell Modules Fabricated via Roll-to-Roll Slot-Die Coating: Scale-Up toward Manufacturing. ACS Applied Energy Materials.