Güneş Enerjisi, Yeni Bir Buluş Sayesinde Nihai Enerji Kaynağı Olabilir 1

Uzun ömürlü perovskit güneş pilleri, şimdiye kadarki tüm güneş pillerini geride bırakabilir.

İnsanlık bir iklim krizine doğru hızla ilerliyor. Geçen yüzyıldaki yaygın ekolojik suçlarımız, herkes için büyük bir tehdit olarak bize geri dönüp felaketle sonuçlanabilir. Artık böyle bir kaderden kaçabilecek yeni teknolojilere ve yaşam biçimlerine uyum sağlamaya zorlanıyoruz.

Bu teknolojilerden biri güneş enerjisidir, ancak bu yenilenebilir enerji kaynağı bile bir dizi iklim anlaşılmazlıkları nedenleriyle tamamen temiz değildir. Bununla birlikte, yakın tarihli bir gelişme, güneş enerjisini eko-uyumda yeni seçenekler bize sunabilir.

Perovskit Güneş Pilleri

Perovskit, silikona benzer bir yarı iletken kristaldir. Yarı iletkenler, bilgisayar çipleri, LED’ler, kamera sensörleri ve hatta güneş pilleri dahil olmak üzere her türlü malzemeyi oluşturabileceğiniz için elektrik mühendisliğinde önemli bir yere sahiptir.

Günümüzde güneş panellerinin büyük çoğunluğu, inanılmaz derecede dayanıklı ve uzun ömürlü hücreler sağladığı için silikondan yapılmıştır.

Ancak perovskit bazlı güneş pilleri, çok daha iyi olma potansiyeline sahiptir. Birincisi, son derece karmaşık ve yüksek sıcaklıklar gerektiren üretim süreci olan silikon hücrelerin aksine, kolayca ve oda sıcaklığında üretilebilirler. Bu, perovskit hücrelerinin üretilmesinin çok daha ucuz olduğu ve önemli ölçüde daha küçük bir karbon ayak izine sahip olduğu anlamına gelir. (Karbon ayak izi, birim karbondioksit cinsinden ölçülen, üretilen sera gazı miktarı açısından insan faaliyetlerinin çevreye verdiği zararın ölçüsüdür)

Ancak perovskit hücreleri de çok daha verimlidir. Çoğu silikon panel güneş enerjisi arazisi yaklaşık %18’lik bir verimliliğe sahiptir, yani panellere çarpan güneş radyasyonu enerjisinin %18’i elektriğe dönüştürülürken, perovskit hücreler yaklaşık %25 verimlidir ve bu da onları silikondan %38 daha verimli hale getirir.

 

Ne yazık ki, perovskit hücrelerin panel verimi ve dayanıklılığı çok yeterli olmadığı bilinmektedir. Bir silikon panel, verimini kaybetmeden önce yaklaşık 20 yıl dayanır.

Bununla birlikte, Princeton’dan yakın zamanda yapılan bir araştırma, perovskit hücrelerinin şaşırtıcı bir şekilde 30 yıl sürebileceğini keşfettikleri yeni bir hipotez ortaya koydu.

Ekip, bu uzun ömürlülüğün şuan için yeterli bir kanıt olmadığını ancak önümüzdeki birkaç yıl içinde daha uzun ve daha uzun ömürlü perovskit panellerin ortaya çıkabileceğini açıkladılar. Ancak üretime geçilmesi yenilebilir enerjilerde yeni seçeneklere olan ihtiyacımız nedeniyle uzun yıllar boyunca test etme imkanınız yok. Test etmek için yalnızca bir veya iki ayınız olduğundan bir panelin 30 yıl veya daha fazla dayanıp dayanamayacağını kontrol etmek biraz zor.

Bu devrim niteliğindeki teknolojinin mümkün olan en kısa sürede kullanıma sunulabilmesi için perovskit yaşam beklentisini hızlı bir şekilde değerlendirmek için standart bir yönteme ihtiyacımız var.

 

Çözüm olarak şimdilik, laboratuvar tabanlı ileri yaşlandırma testlerine tabi tutuldu. Perovskit hücreler daha yüksek sıcaklıklarda daha hızlı bozuluyor, bu nedenle termostatı açarak bir bozulma hızı elde edebilir ve oradan tahmin edebiliriz

Test, paneli sabit aydınlatmada 110 santigrat dereceye kadar ısıttı ve panelin çıktısının %20 (%20 bozulma) düşmesinin ne kadar sürdüğünü görmek için bekledi. Panellerin bu koşullarda %20’lik bir düşüş görmeden önce 2.100 saatten (87.5 gün) fazla dayanabileceğini buldular.

Daha sonra bu verileri tahmin etmek için biraz matematik yaptılar ve panelin farklı iklimlerde ne kadar süreceğini hesapladılar ve Princeton şehrine benzer iklim sıcaklığına sahip ortamlarda 30 yıllık bir ömre sahip olacağını keşfettiklerinde havaya uçtular. Bu durum perovskit için önemli bir sıçramayı işaret ederek, silikon panellerle aynı seviyeye getirdi.

Yani teorik olarak bu panel bugün satışa çıkabilir!

 

Bu uzun ömürlülüğü ve hızlı testleri mümkün kılan teknoloji, yakında bu parlak panellerin doğada serbestçe kullanılmasına izin verecek. Her şey yolunda giderse, bu teknoloji önümüzdeki on, hatta belki beş yıl içinde ticari olarak uygulanabilir olabilir.

Bu teknoloji yaygın hale geldikten sonra, güneş enerjisi sahip olduğumuz en iyi enerji olacaktır. Mevcut güneş enerjisi, sahip olduğumuz en ucuz ve en düşük karbonlu enerji kaynaklarından biridir. Ancak perovskite geçersek, maliyet düşecek ve onu açık ara en ucuz yenilenebilir enerji kaynağı yapacak. Esas olarak güneş paneli üretiminden oluşan karbon ayak izi de büyük ölçüde düşecek!

Ancak perovskit’in etkisi, maliyet ve karbondan çok daha ileri olacak. Silikon paneller, önemli miktarda çevreye zarar veren madencilik gerektirir ve insanlık tarafından bilinen en zehirli elementlerden (kadmiyum) bazılarını içerir. Perovskit paneller, bu kadar yoğun madencilik veya korkunç malzemeler gerektirmez, bu da onların üretimini çok daha çevre dostu hale getirir.

Bu ince film perovskit hücre, güneş ışığı içinden geçerken parlıyor. Görüntü kaynağı: TNO

Güneş enerjisinin de habitat kaybına neden olma sorunu var. Devasa, genişleyen güneş enerjisi arazileri, yanlışlıkla biyolojik çeşitlilikte bir düşüşe neden olabilir ve hayati yaşam alanlarını alarak veya parçalayarak yerel ekolojiyi bozabilir. Ancak perovskit hücreler çok daha verimli olduklarından, aynı enerji çıktısını korurken bir güneş enerjisi arazisini önemli ölçüde küçültebilirler.

Bu, yalnızca toprak gereksinimlerini azaltarak perovskit güneş enerjisini daha da ucuz hale getirmekle kalmaz, aynı zamanda güneş enerjisinin yerel ekolojik etkisini de önemli ölçüde azaltabilir.

Kısacası, perovskit güneş enerjisi şimdiye kadar sahip olduğumuz en ölçeklenebilir ve çevreye uyumlu enerji olacak. Princeton’daki bu bilim insanları sayesinde, bu enerjiyi geliştirme ve yayma süreci önemli ölçüde hızlanacak.Bu, nükleer füzyon, hızlı reaktörler, küçük modüler reaktörler (SMR’ler) ve hatta geleneksel nükleer enerji ile neden uğraşıldığı sorusunu gündeme getiriyor. Neredeyse mükemmel bir çevre dostu güç kaynağına sahip olmanın eşiğindeyiz.

Şimdi onu geliştirmek ve mümkün olduğunca hızlı bir şekilde kitlelere ulaştırmak için gerekli araç ve sistemlere sahibiz. Perovskit insanlığın geleceğini kurtarabilir ve güçlendirebilir gibi görünüyor.