Çinli araştırmacıların geliştirdiği dokulu, yarım küre biçimindeki perovskit güneş hücresi; simülasyonlarda gelen ışığın yüzde 95’inden fazlasını soğurdu. Model, ışığın 0 ile 50 derece arasında değişen açılarla geldiği koşullarda geleneksel hücrelere göre yüzde 20’ye kadar daha yüksek güç çıkışı sağladı.
Yarım küre şekli optik kayıpları azaltmayı hedefliyor
Perovskit hücreler, yüksek güç dönüşüm verimliliği ve düşük üretim maliyeti potansiyeliyle yeni nesil güneş enerjisi teknolojileri arasında yer alıyor. Ancak düz yüzeyli hücrelerde ışığın geliş açısı değiştikçe optik kayıplar artabiliyor. Bu durum gün içindeki güç üretimini dalgalandırarak toplam enerji miktarını düşürebiliyor.
Çin’deki araştırma ekibi, bu sorunu azaltmak üzere yarım küre geometrisini dokulu yüzeyle bir araya getiren bir hücre tasarımı geliştirdi. Yarım küre biçimi, farklı yönlerde oluşan elektrik yüklerinin daha dengeli toplanmasını amaçlıyor. Yüzey dokusu da ışığı çeşitli yönlere dağıtarak hücre içindeki optik yolu uzatıyor; böylece daha fazla ışığın soğurulması ve üretimin dengelenmesi hedefleniyor.
Beş hücre modeli simülasyonda karşılaştırıldı
Araştırmacılar tasarımın performansını değerlendirmek için bilgisayar ortamında beş farklı güneş hücresi modelini karşılaştırdı. Modeller arasında düz yüzeyli geleneksel hücreler, ince tel benzeri yapılar ve farklı yüzey biçimlerine sahip yarım küre tasarımları bulunuyordu. Karşılaştırılan hücrelerde aynı temel malzemeler kullanıldı.
Simülasyonlarda farklı ışık renkleri ile 0 ila 50 derece arasındaki geliş açıları incelendi. Ekip, her modelin ne kadar ışık yakaladığını ve ne ölçüde elektrik üretebildiğini hesapladı.
Ortalama maksimum güç çıkışı 28,25 mW/cm²
Sonuçlarda en iyi performansı, yüzeyinde özel dokular bulunan yarım küre biçimli hücre gösterdi. Tasarım, farklı ışık açılarında ortalama olarak daha yüksek akım yoğunluğu sağladı. Simülasyonlara göre gelen güneş ışığının yüzde 95’inden fazlası soğurulurken birim yüzey başına ortalama maksimum güç çıkışı 28,25 mW/cm² olarak hesaplandı.
Işığın geliş açısı değiştiğinde bu hücredeki güç üretimi dalgalanmaları da diğer tasarımlara kıyasla daha sınırlı kaldı. Araştırmacılar, sonuçlarda yarım küre geometrisinin elektrik yüklerinin daha dengeli hareket etmesine ve yüzey dokularının ışığı hücre içinde farklı yönlere dağıtarak daha fazla ışığın yakalanmasına katkı sağladığını belirtiyor.
Tasarım şimdilik laboratuvar ortamıyla sınırlı. Gerçek güneş panellerindeki verimliliğini, uzun süreli kullanımda dayanıklılığını ve üretim maliyetini değerlendirmek için deneysel testler gerekiyor.
