Güneş panellerini yanlış kullanıyormuşuz! 'İmkansız' denilen limiti aşmayı böyle başardı
Japonya ve Almanya'dan araştırmacıların yürüttüğü bir çalışma ile güneş panellerinin imkansız denilen üst sınırı aşıldı. Güneş panellerinde beklenenin üzerinde kuantum verimliliği almanın mümkün olduğu bu şekilde ortaya konuldu. Elde edilen veriler ile güneş panellerinin çalışma sistemi üzerine bugüne kadar toplanmış olan bilgilerin de değişmek üzere olduğu görülü.
Güneş panellerinin verimliliği konusunda yıllardır aşılamayan o meşhur "duvar" sonunda çatladı. Japonya’daki Kyushu Üniversitesi ve Almanya’daki Johannes Gutenberg Üniversitesi’nden araştırmacılar, kuantum fiziğinin sınırlarını zorlayarak güneş ışığından emilen foton sayısından daha fazla enerji taşıyıcısı üretmeyi başardı. Bu keşif, güneş enerjisi dönüşümünde %100 kuantum verimliliği sınırını aşarak %130 seviyelerine ulaştı.
FİZİKSEL LİMİT ARTIK ENGEL DEĞİL
Klasik güneş hücresi teknolojisi, onlarca yıldır Shockley-Queisser sınırı adı verilen teorik bir engele takılıyordu. Bu kurala göre, bir foton en fazla bir elektronu harekete geçirebiliyor, yüksek enerjili ışınların fazlası ise ısı olarak kayboluyordu. Ancak uluslararası ekip, "tekil fisyon" (singlet fission) adı verilen kuantum mekaniksel bir süreci devreye sokarak bu denklemi değiştirdi. Bu süreçte, tek bir yüksek enerjili parçacık, iki düşük enerjili taşıyıcıya bölünerek enerji kaybını önlüyor.
MOLİBDEN TABANLI SPİN-FLİP
Sistemin en büyük zorluğu, ortaya çıkan bu ekstra enerjinin sönümlenmeden yakalanabilmesiydi. Araştırma ekibinden Doç. Dr. Yoichi Sasaki ve ekibi, bu sorunu çözmek için molibden bazlı özel bir "metal kompleks" geliştirdi. "Spin-flip yayıcısı" olarak adlandırılan bu yeni yapı, uyarılmış enerjiyi seçici bir şekilde yakalayarak sistemin verimliliğini %130'a taşıdı. Bilim insanlarına göre bu yöntemin teorik üst sınırı %200'e kadar çıkabiliyor; yani her güneş ışığı zerresinden iki kat enerji almak mümkün hale gelebilir.
GÜNEŞ PANELLERİNDEN KUANTUM TEKNOLOJİSİNE
Henüz laboratuvar ve çözelti ortamında gerçekleştirilen bu deneyler, geleceğin güneş panelleri için "kavramsal kanıt" niteliği taşıyor. Bir sonraki aşama, bu sıvı bazlı sistemi katı haldeki gerçek güneş hücrelerine entegre etmek olacak. Ancak bu teknolojinin etkisi sadece çatılardaki panellerle sınırlı kalmayacak; yeni nesil LED'ler, optik cihazlar ve kuantum bilgisayar teknolojileri de bu verimlilik sıçramasından nasibini alacak.