Yeşil mürekkep ile güneş pillerinde seri üretim

Günümüzde yenilenebilir enerji sürecinde güneş panelleri önemli bir role sahiptir. Genellikle binaların çatılarında olan geleneksel silikon paneller ağır, sert ve yüksek maliyetli ve yoğun enerji gerektirirken perovskit; yüksek ışık emme kapasitesine sahip yenilikçi bir kristal malzeme olarak öne çıkmaktadır. Bu malzeme, sıvı mürekkep haline getirilip esnek yüzeylere kolayca kaplanarak hızlı ve düşük maliyetli bir şekilde güneş pili üretimine olanak tanımaktadır. Ancak klasik üretimde kullanılan DMP, NMP ve ACN gibi kimyasal çözücüler hem zehirli hem de insan sağlığına ve çevreye zararlıdır. Sadece 1 GW’lık üretim kapasitesine sahip tek bir fabrikada yılda 90.000 litreden fazla zehirli çözücü kullanılıyordu. Bu durum çalışanların sağlığını riske atarak üretim tesisinin giderlerini artırıyordu. Bu yüzden araştırmacılar, toksik çözücüler içermeyen ve zararsız yenilenebilir bir mürekkep formülü geliştirdiler.¹

Geliştirilen bu yeni teknolojide “toksisitesi belirgin şekilde azaltılmış” özel çözücü kullanıldı. Yeni mürekkebin içeriğini %59 etanol ve tarımsal atıklardan elde edilen 2-metil tetrahidrofuran (2 MeTHF, %39) oluşturmaktadır. Ayrıca karışıma az miktarda DMSO (%2) ve potasyum tiyosiyanat (KSCN) ilave edilerek kristal katının pürüzsüz ve iri tanecikli olması sağlanmıştır. Böylelikle insan sağlığı ve doğa üzerindeki riskler en aza indirildi.

Geliştirilen yeşil mürekkebin mikroskop ve yüzey analizleri, zararsız kimyasallarla üretilen filmin fiziksel kalitesini kanıtlamaktadır. Yüzey mikroskop görüntülerinde, DMSO ve KSCN sayesinde mikro ölçekte herhangi bir boşluk veya çatlak oluşumu içermeyen, oldukça iri taneli ve yoğun kristal taneleri oluşmuştur. Filmin dikey kesit incelemesi ise yaklaşık 740 nm kalınlığındaki perovskit katmanının alt tabakayla kusursuz bir temas kurarak bütünlüğünü koruduğunu; yapılan atomik kuvvet mikroskobu haritalamasında ise kristal tanelerinin 1 mikrometre çapa ulaştığını ve 12,6 nm gibi oldukça düşük pürüzsüzlük değeri ile yüzey kalitesini koruduğunu göstermektedir. Bu görüntüler, yeşil mürekkeple kaplanan katmanın güneş pilinde elektrik akımını en iyi şekilde iletmek için gereken mükemmel yüzey ve iç yapıya sahip olduğunu kanıtlar niteliktedir.

Bu formül, endüstride de büyük kolaylık sağlamaktadır. Klasik üretim süreçleri yüksek sıcaklıklar ve zehirli kimyasal banyoları gerektirirken bu teknoloji, oda sıcaklığında yüzeye kolayca kaplanarak enerji tüketimini de ciddi oranda düşürmektedir. Sıvı halde yüzeye sürülen mürekkep, N2 üflenerek saniyeler içinde soğutulur ve sıvı çözücüler buharlaşarak geriye sadece ışığı yakalayıp akım üreten pürüzsüz katı bir “perovskit kristal tabaka” elde edilir. Bu süreçle birlikte hem zararlı çözücüler kullanımı ortadan kalkar hem de özel havalandırma altyapısına gerek olmadığı için üretim maliyeti düşer.

Araştırmacılar, bu doğa dostu mürekkeple geliştirdikleri yedi alt hücrenin seri bağlandığı 11,5 cm’lik aktif alana sahip panellerde %18’in üzerinde bir enerji verimliliği elde etti ve yapılan testlerde güneş panellerinin sürekli ışık altında çalıştığında bile verimliliğini koruduğu gözlemlenmiştir.²

Özetle bilim insanları, sadece yüksek verimli bir güneş pili üretmekle kalmayıp üretim aşamasının da tamamen temiz ve sürdürülebilir bir hale getirdi. Laboratuvardan endüstriye geçişte en büyük sorun olan zehirli atıklar ve pahalı arıtma sistemleri bu teknolojiyle birlikte ortadan kalkmaktadır. Gelecekte bu esnek paneller; binaların dış cephelerinde, giyilebilir cihazlarda ve uzay teknolojilerinde kullanılabilecek olup gezegenimizin karbon ayak izini azaltacaktır.

Kaynaklar

1. University of Surrey. (2026, Ekim). Greener chemistry brings low-toxicity perovskite solar cells closer to production. Tech Xplore.
2. Rezaee, E., Kutsarov, D., Hung, E. Y. H., Gallant, B. M., Xu, W., Guo, Y., … & Silva, S. R. P. (2026). Solvent Systems with Significantly Reduced Toxicity for High-Efficiency Perovskite Solar Modules: The Route to Scale. Nano Energy, 112441.