Perovskit güneş pillerinde verimlilik kaybı olmadan hücreden modüller üretmek en büyük zorluklardan biridir. Karlsruhe Teknoloji Enstitüsü’ndeki (KIT) araştırmacılar artık minimum ölçekleme kaybıyla perovskit güneş modülleri üretmeyi başardılar. Bu amaçla, lazer tabanlı seri ara bağlantıları güneş pilinin tüm katmanlarının vakumla işlenmesi ile birleştirdiler. 4 cm2 lik bir alanda %18‘lik bir verimlilik elde ettiler. Bu vakumla işlenmiş perovskit güneş modülleri için bir dünya rekorudur.
Perovskit güneş pilleri son on yılda büyük ilerlemeler kaydetti. Bu fotovoltaikler düşük maliyetle ve kolay üretilebilir olmaları açısından gelecek vadeden malzemeler olarak kabul edilmektedir. Laboratuvarda üretilen numuneler halihazırda %25‘in üzerinde verimlilik seviyelerine ulaşmaktadır. Verimlilik, ışık enerjisinin ne kadarının elektrik enerjisine dönüştüğünün bir göstergesidir. Perovskit güneş pillerini laboratuvar ortamından alıp endüstride uygulanabilirse güneş enerji sektöründe bir sıçrama yaşanabilir.
Güneş pili katmanlarının vakum esaslı buharla biriktirilmesi
Perovskit güneş modüllerinin şimdiye kadar önemli derecede verim kaybının sebebi ölçeklendirmedir. Bunun yanı sıra yüzey alanlarıyla beraber güneş pili katmanlarının ayrı ayrı biriktirilmesi, seri ara bağlantıların aktif güneş pili şeritleri arasında ölü bölgeler oluşturması da verimliliği düşüren etkenlerdir. Bu ölü bölgeler güç üretimi için işe yaramasa da seri ara bağlantılar için vazgeçilmezdir. KIT ekibi, vakumlu güneş modüllerinin tüm katmanları için bir buhar biriktirme işlemi kullanarak bu iki kayıp mekanizmanın etkisini en aza indirmeyi başardı.
Abzieher: “Verimli güneş modüllerinin üretimi ile ilgili olarak vakuma dayalı çökelmenin başlıca avantajları, işlemlerin iyi kontrol edilebilirliği, sınırlı sayıda işlem parametresi ve özellikle biriktirme mekanizmasının kaplanacak yüzeyden bağımsız olması gerçeğidir.” şeklinde açıklamada bulunmuştur. Araştırmacılar bu yenilikçi süreci, lazerle çizgiler kazıyarak yüksek hassasiyetli yapılandırma ve seri ara bağlantılar ile birleştirdiler. Bu gelişme, geniş yüzey alanlı perovskit güneş modülünün verim kaybı olmadan, laboratuvardan sektöre geçişin başarıyla atılacağını gösterir.
Vakumlu işleme ve lazer kesim işlemleri sayesinde KIT araştırmacıları 50 cm2 üzerindeki bir bileşen alanında %16,6‘ya, 4 cm2 bir alanda %18‘e varan verimlilik seviyelerine ulaşmıştır. Yüksek hassasiyetli lazer tabanlı ara bağlantıyı tasarlayan David Ritzer: “Bileşen alanındaki 500’den fazla bir faktör artışına rağmen, verimlilik kaybı neredeyse gözlemlemedik.” diye açıklamıştır. KIT ekibi, yaklaşımlarıyla, perovskit güneş modüllerinin ölçekleme kayıplarını kadmiyum tellürid (CdTe) veya bakır indiyum galyum diselenide (CIGS) gibi endüstride halihazırda kurulmuş olan fotovoltaik teknolojiler için ulaşılan seviyelere indirmeyi başardı.
Hedef daha geniş yüzeyler için %20’den fazla verimlilik seviyeleri
Araştırmacıların gelecekteki faaliyetleri ile üretim aşamalarında gerçek güneş pillerinin katmanlarını optimize etmenin yanı sıra şeritler arası ölü bölgelerin boyutu daha da azaltılacaktır. KIT kurumlar arası “Taskforce Perovskite Photovoltaics” başkanı W. Paetzold: “Teknolojinin tüm potansiyelini kullanarak, perovskit güneş panellerinin %20‘den daha yüksek verimlilik seviyelerine sahip, hatta daha da geniş yüzeylerde üretilmesi, yakın bir hedeftir.” diye açıklamada bulunmuştur.
Kaynak
https://techxplore.com/news/2021-05-perovskite-solar-modules-high-efficiency.html