Güneş pili günedoğan ile (ayçiçeği) tanıştı

ABD'li araştırmacılar, güneş panelleri statik iken güneş böyle olmadığında ne yaparsınız diye soruyor. Gün boyunca güneşi takip eden günebakan tarlalarından neden ilham almıyorsunuz diye de ekliyor.

Güneşin ışığı ve fotovoltaik paneller arasındaki açı enerjinin soğurulması nedeniyle önemlidir ve çeşitli “güneş takipçisi” sistemleri, karmaşık çark ve motorlarla donatılmış durumdadır. Ancak, bu amaca karmaşık bir yoldan gitmeyecek sistemleri tasarlamakta sonsuz fayda vardır. Doğadan ilham alan, Wisconsin-Madison Üniversitesi'nde çalışan Hongrui Jiang ve ekibi, güneşin ışığı ve sıcaklığına doğrudan bir yanıt olarak eğilen ve hareket eden bir nanokompozit geliştirdi ve güneş pillerinin çıktısını belirgin şekilde artıracak bir cihaz yaptı.

Jiang, “Işıkla hareket eden çalıştırıcıların mükemmel olduğunu ve yeni uygulamalara kapı açabileceğini düşünüyorum” diyor ve neden “yapay heliotropizm” kavramını geliştirmeye karar verdiğini açıklıyor. Öncelikle Jiang doğal güneş ışığına karşılık veren bir malzeme geliştirmek zorunda idi ve ardından bunu çalışabilir bir teknoloji haline getirmesi gerekiyordu.

Jiang'ın ışığa duyarlı kompoziti, ışığa göre iç dizilimsel sırasını değiştirebilme özelliğine sahip sıvı kristal elastomerler (LCE'ler) içeriyordu. Malzemenin içindeki değişim mekanik bir değişim oluşturur – ışığa karşılık malzeme eğiliyor veya bükülüyor ve tekrar eski haline dönüyor. Ancak Jiang LCE'lerin içine karbon nanotüp (CNT'ler) ilave ederek daha hassas bir hale getirdi.

Jiang, şöyle diyor: “Doğal güneş ışığı beyaz ışıktır, ancak şu andaki mevcut LCE'lerin pek çoğu yalnızca belirli dalga boylarına karşı hassastır”. Jiang şöyle devam ediyor: “Geliştirdiğimiz LCE beyaz ışığa tepki verebiliyor, çünkü CNT'ler ışığın geniş bir aralığını soğurabiliyor ve LCE matrisinin faz geçişi için ısı üretebiliyor”. Böylece Jiang'ın ürettiği malzeme, arkasında yalnızca içbükey bir ayna ile güneş ışığına karşılık verebiliyor ve ışığı bir yerde toplayabiliyor.

Güneş hareket ettikçe, ışık farklı harekete geçiricileri vuruyor ve güneş pilinin
güneşe doğru dönmesini sağlayacak büzülme oluşuyor. (Resim telif hakkı: Wiley-VCH)

Jiang'ın grubu daha sonra bir güneş pilini destekleyen LCE kompoziti içerikli sütunlardan oluşan bir cihaz tasarladı, bunun tasarımı da Jiang'ın dediğine göre tabiattan alındı: “Harekete geçiricilerin çok katlı tasarımı heliotropik bitkilerden esinlenerek oluşturuldu. Harekete geçiricileri, her biri belli bir aralığı kapsayacak şekilde çok sayıda alt birime böldük. Güneş gün boyunca hareket ederken, güneşe doğru duran bir veya iki harekete geçirici tepki verecek ve güneş pillerini ışığa doğru çevirecektir ”. Arazi ve laboratuar testlerinde, tasarlanan cihaz bir kontrole karşı heliotrop panelinden gelen foto-akımı ciddi ölçüde artırmış görünüyor.

Birleşik Krallık'taki Cambridge Üniversitesi'nde çalışan Eugene Terentjiev, konu hakkında şunları söylüyor: “Bu çalışmanın önemli bir yönü, cihazı daha ucuz ve daha pratik yapmak." Terentjiev, sıvı kristal elastomerlerde ışıkla oluşan mekanik değişimleri ilk tarif eden kişi idi. Terentjiev, konuşmasını şöyle bitiriyor: “Teknolojinin bu özel tasarımı alıp kullanması için biraz süre gerekiyor; en büyük faktör malzemelerin maliyetine bağlı gibi görünüyor (karmaşık bir maliyet, çünkü sağlam bir cevap almak için birinin ödemesi gereken bir fiyat bu), ayrıca tasarımın sağlamlığı da bir ölçüt”.

Hongrui, “Maliyeti düşürmek için anahtar yöntem seri imalat gibi gözüküyor” diyor ve teknolojiyi ticari hale dökebilmek için endüstride kendileriyle çalışabilecek firmalar bulmaya çalışıyor.

Terentjev, Hongrui'nin başarılı olmasını umduğunu belirtiyor. “Sıvı kristal elastomer kaynaklı harekete geçiriciler alanında uzun zamandır bir uygulama bekleniyordu. Bu güneş takipçisinin en sonunda güneş enerjisi teknolojisine pratik fayda getirecek bir keşif olmasını umut ediyorum” diyerek sözlerini şöyle bitiriyor: “İşe yararsa, malzemelerin maliyeti aşağı inecek ve pek çok diğer uygulamalar yapılabilir hale gelecek”.

 

Kaynaklar

http://www.rsc.org/chemistryworld/2012/08/solar-cell-meets-sunflower

1. C Li et al, Adv. Funct. Mater., 2012, DOI: 10.1002/adfm.201202038

+ Yorum bulunmuyor

Yorum yap