Güneş hücrelerinin verimliliğini artıran nano malzeme geliştirdiler

Üniversite bünyesinde kurulan Nanoteknoloji Uygulama ve Araştırma Merkezi'nde (NÖHÜNAM), 2014'ten beri karbon temelli nano malzemeler üzerine çalışma yürütülüyor.

Çalışmalar kapsamında, yerli imkanlarla geliştirilen nano boyuttaki grafen film sayesinde, silisyum tabanlı güneş hücrelerinin verimliliğinde yaklaşık yüzde 20 oranında artış sağlandı.

NÖHÜNAM'da grafen üzerinde çalışmalar yürüten Fen Edebiyat Fakültesi Fizik Bölümü Öğretim Üyesi Doç. Dr. Recep Zan, AA muhabirine yaptığı açıklamada, merkezin altyapısıyla ulusal ve uluslararası birçok araştırma merkeziyle yarışacak düzeyde ve yenilenebilir enerji üzerine endüstriyel Ar-Ge kapasitesine sahip ender merkezlerden biri olduğunu söyledi.

Zan, merkezde yaklaşık 5 yıldır karbon temelli nano malzemeler üzerine çalışmalar yürüttüklerini belirterek, "Özellikle karbon malzemelerden, son yılların en popüler olanlarından grafen üzerine yoğun araştırmalar yapıyoruz. Bu alana doktora çalışmalarım sırasında İngiltere'deki Manchester Üniversitesinde başladım ve bu süreçte grafen konusunda 2010 yılında Nobel fizik ödülünü alan Prof. Konstantin Novoselov'un danışmanlığında çalıştım. Grafen yaklaşık metrenin milyarda biri kalınlıkta. Yani 1 milimetre kalınlıktaki bir grafit parçasında yaklaşık 3 milyon tabaka grafen bulunuyor ve biz laboratuvarlarımızda sadece o bir tabakayı yerli olarak üretip çeşitli alanlarda kullanıyoruz." diye konuştu.

Zan, grafenin elektronik devrelerde, dokunmatik ekranlarda, enerji üretimi ve depolanmasında, yüzey kaplamalarında ve sağlık alanında kullanılabileceğini aktararak, şunları kaydetti: "Laboratuvarlarımızda grafen üretimini halihazırda birden fazla yöntemle gerçekleştirebiliyoruz. Bu kapsamda biz grafeni hem ultra ince bir film olarak kimyasal buhar biriktirme tekniğiyle (CVD) hem de toz formda kimyasal ayrıştırma tekniğiyle üretiyor ve karakterize edebiliyoruz. CVD cihazı özel dizayn edilmiş bir fırın sistemi olup, istenilen büyüklükte grafen üretebilmemize imkan tanıyor. Ürettiğimiz grafen o kadar ince ve saydam bir malzeme ki gözümüzle görmemiz mümkün değil, bunun için mikroskoplara ihtiyaç duyuyoruz. Bakır yüzeyinde ürettiğimiz grafen filmi birkaç kimyasal işlemle istediğimiz yere transfer edebiliriz."

Grafenin yakıt pilleri, zırh kaplamalarında kullanımı için çalışmalar sürüyor

Zan, ürettikleri grafen filmleri yine merkezde üretilen silisyum tabanlı güneş hücrelerine uyguladıklarını ve anlamlı düzeyde verimlik artışı elde ettiklerini dile getirerek, şöyle konuştu: "Güneş hücrelerinin en üst katmanında saydam ve iletken tabaka olarak kullanılan malzeme oldukça pahalı ve kırılgan. Bizim ürettiğimiz grafen ise diğer malzemeye göre düşük maliyetli ve yüksek performansa sahip. Özellikle yerli imkanlarla ürettiğimiz grafeni uyguladığımız güneş hücrelerinde, grafen kullanılmayan hücrelere göre yaklaşık yüzde 20 verim artışı sağladık. Bu artış sayesinde aynı alana kaplanan güneş panellerinden daha fazla enerji sağlanacağı gibi aynı enerjiyi daha az panel kullanarak da elde edebiliriz. Silisyum tabanlı güneş hücrelerinde kullanılan mevcut malzemelerle elde edilen verimlilik artışı, yaklaşık olarak doyum noktasına ulaşmış durumda. Biz ise geliştirdiğimiz grafen sayesinde güneş hücrelerinde ciddi bir verim artışı sağlanabileceğini gösterdik."

Zan, çalışmalarını üniversitenin katkısıyla yerli imkanlarla gerçekleştirdiklerine dikkati çekerek, "Çalışmalarımız TÜBİTAK ve TÜBA tarafından da desteklenmektedir ayrıca laboratuvarlarımızda grafenin farklı tür güneş hücreleri, yakıt pilleri, zırh kaplamaları, organik ve inorganik atık geri dönüşümü alanlarında kullanımı üzerine çalışmalarımız devam ediyor." bilgisini paylaştı.