ABD'deki Washington ve Batı Washington Üniversiteleri araştırmacıları "sıfır soğurmalı" katkılı kuantum noktalarına dayanan yeni, yüksek performanslı, şeffaf ışıldayan bir güneş yoğunlaştırıcı dizayn etti.

Bu araç daha ucuz ve daha verimli güneş pilleri yapmakta ve hatta akıllı pencere uygulamalarında kullanılabilir. Işıldayan güneş yoğunlaştırıcısı (IGY), organik boyalar gibi geniş alanlarda güneş ışığını soğuran ışıldayan malzemeler katılmış ince bir yaprak (genellikle polimethilmetacrilat (PMMA) gibi polimerler) içerir.
Yaprak daha sonra emilen ışığı tekrar yansıtıyor (farklı bir dalgaboyuyla) ve malzemenin kenarlarındaki fotovoltaik pillere yöneltiyor. Bu piller yönlendirilmiş ışığı elektriğe dönüştürüyor.

nn 2013 06360w 0006Standart düz tepsideki fotovoltaik panellerdeki güneş pilleri IGY ile değiştirilirse maliyet düşecektir. IGY hem direk hem de dağınık güneş radyasyonunu soğurabilir; bu da demek oluyor ki güneşi takip etmek zorunda değiller. Bulutlu kuzey Avrupa iklimi için idealler.


Araştırmacılar 1970'lerden bu yana IGY'ler üzerinde çalışsalar da, gerçek-dünya uygulamalarında kullanmak için yeterince verimli değillerdi. En önemli kusurları kendine soğurmaydı. Burada yansıtıcı boyalar sayesinde bir yandan emilirken diğer yandan ışık yansıtılıyor ve büyük bir yoğunlaştırıcıda bu fenomen ışığın hücrenin kenarlarına ulaşamadan emilmesine engel oluyor. "Bizim sıfır kendine soğurmalı kuantum noktalarımız bu süregelen temel problemi çözmenin bir yolu olabilir" diye açıklıyor yardımcı takım lideri David Patrick.

"Geliştirmekte olduğumuz katkılı kuantum noktaları yüksek enerjili UV ışığını emip düşük enerji seviyesiyle tekrar yayıyor. Bu enerji, yoğunlaştırıcıdaki diğer kuantum noktaları tarafından yeniden emilmek için çok düşük, böylece ışık engelsiz bir şekilde yoğunlaştırıcının kenarlarına ulaşabiliyor. Bu da daha büyük, daha iyi yoğunlaştıran ve daha verimli güneş ışığı toplamasına izin veriyor."

Araştırmacılar, az miktarda ışıldayan Mn(II) iyonları içeren ZnS kabuklu kolloidal ZnSe yarı-iletken nanokristelleri araştırdı. Çözelti-faz sentezi olarak adlandırılan ve kolayca büyük miktarda üretebilen bir teknikle kristalleri hazırladılar. Daha sonra akrilik polimere noktaları yaydılar ve cam sayfa üzerine uyguladılar.

"Nanokristaller güneş ışığından UV dalgaboyunu soğuruyor ve enerjisini turuncu renkli ışık yayan Mn(II) iyonlarına aktarıyor." diye açıklıyor Patrick. " Bunun sonucunda camla kaplanmış plastik sayfanın kenarları, güneşe çıktığında parlak turuncu ışıldıyor."

Cihaz ışığı verimli bir şekilde yoğunlaştırabiliyor; bu da demek oluyor ki aynı miktarda elektrik üretmek için daha az sayıda güneş pili kullanmak yeterli oluyor, diye ekliyor. Aslında daha büyük bir yoğunlaştırıcı için fotovoltaik pilin alanı 15 kat daha küçük olabilir. Bu da onu üretimini ve çalıştırmasını daha ucuz hale getiriyor. "Dahası, yoğunlaştırıcı hem saçılan hem de doğrudan gelen ışıkta eşit miktarda iyi çalışıyor ve onu şehirler ve bulutlu bölgeler için ideal kılıyor." dedi yardımcı takım lideri Daniel Gamelin. "Bununla birlikte güneşi takip etmesi de gerekmiyor ve hareketli parçalar içermiyor."
Akıllı pencereler ve enerji toplayan kaplamalar

Yoğunlaştırıcı, görünür ışığın dalga boylarını geçiriyor ve bu sayede pencere kaplamalarında kullanılabilir, diye ekliyor. Burada, cam yüzey güneş ışığını topluyor ve çerçevelerde bulunan fotovoltaik pillerde dönüştürülüyor.

Bu çalışmada, araştırmacılar temel olarak, saydam yoğunlaştırıcılarda kullanmak üzere UV ışığı seçerek toplayan katkılı kuantum noktalarını araştırıyorlar. Aslında, çalışma, bu tür uygulamalar için katkılı yarı iletken nanokristallerden yararlanmak için ilk. "Şimdi, daha geniş bir aralıkta çalışan katkılı nanokristal malzemeler geliştirerek, toplamda daha yüksek ışık-güç verimliliği sağlayan yoğunlaştırıcılar için uğraşıyoruz. Bu cihazlar saydamlığını kaybettikçe daha çok enerji üretecek.

 İngilizce orijinal metin için: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/56806

Türkçe'ye hazırlayan: Begüm Günerden


Yorum eklemek için üye girişi yapmalısınız.