Güneş pilleri için görünmeyen bir tehdit

ABD'den kimyagerler, standart karakterizasyon tekniklerinin hassasiyetinin de altında olan eser miktardaki safsızlıkların yığın hetero-eklemli (bulk heterojunction) güneş pillerinin etkinliğini yarıya düşürebildiğini gösterdi. Grubun bu buluşunun anlamı, cihaz uygulamaları için başlangıçta ümit veren malzemelerin düşük etkinliklerinden dolayı başarısız olarak görülmesi.

Eser safsızlıkların tespit edilmesi, güneş pillerinde donör moleküllere olan benzerliği nedeniyle zordur. Safsızlıklar fotovoltaik özelliklere ciddi etkide bulunabilir

Geleneksel anorganik güneş pillerinden farklı olarak, polimer piller derhal yük taşıyıcıları üretmez, buna karşılık elektrotlara göç eden bir donör-akseptör arayüzü üzerinden eksiton adı verilen elektron-boşluk çiftlerini oluşturur. BHJ güneş pillerinde, donör-akseptör bir karışımdır, bu arayüzü pil boyunca oluşturur ve içeriye doğru nüfuz eden bir ağ şeklinde yük taşıyıcılarına geçer. Bu ağ yapısı geleneksel pillere göre etkinlikte belirgin bir gelişme gösteriyor olsa da, safsızlıklara karşı çok hassastır; safsızlıklar taşıyıcı hareketliliğine etki eder ve tuzaklar olarak davranabilir, böylece eksiton elektroda ulaşamadan önce yüklerin kendi içinde çiftleşmesi şansını artırır.

Santa Barbara'daki Kaliforniya Üniversitesi'nde görev yapan Guillermo Bazan ve Alan Heeger'in yönetimindeki bir araştırma ekibi, organik yarıiletkenlerin etkinliğinin bir yığından ötekine değişebildiğini fark etti. BHJ güneş pillerinin güç dönüşüm etkinliği polimerin ortalama molekül ağırlığına bağlı olduğu için, araştırma ekibi yapıların tanımlamasını inceleyerek başladı ve %1'in altında, donörde mevcut olan eser safsızlıkların, cihaz performansını yarıya indirebileceğini buldu.

Bazan, Chemistry World'e verdiği demeçte şöyle konuştu: “Böyle büyük bir etkiyi hiç beklemiyorduk”. “Geriye bakıldığında silisyumlu güneş pillerinin son derece saf olma gereksinimine dayanarak bu durum anlamlı, ancak safsızlıkları gerçekten tespit etmemiz uzun zaman aldı”. Standart karakterizasyon teknikleri ile örnekler arasında hiçbir farklılık gözlenmiyordu ve araştırma ekibi kütle spektrometri sonuçlarını inceleyene kadar hiçbir şey bulunamadı; eser safsızlık, metil uçlu bir yan üründü.

Birleşik Krallık'ta Bangor Üniversitesi'nde organik p-fonksiyonel sistemler üzerine çalışan Igor Perepichka, yan ürünün “çok benzer enerji seviyesine sahip olması ve spektral karakteristiklerin performans üzerine bu kadar büyük bir etkide bulunması” konusunu şaşırtıcı buluyor. DuPont, Çin'de çalışan Jianguo Mei, saflaştırma derecesinin teknolojinin ticari hale gelmesine etki edeceği konusundaki kuşkularını belirtiyor ve ilave saflaştırmanın böyle ürünler için maliyet etkinliğine olumsuz olarak tesir edeceğini vurguluyor.

Bazan, konuyu daha iyimser bir bakış açısından inceliyor ve beklenmeyen düşük etkinliklere sahip BHJ güneş pillerinin sayısına bakarak gelecekte polimer içeren türlerinden daha iyi performans gösteren BHJ güneş pillerine yol açıp açmayacağını bulmak istediğini söylüyor.

Aktaran: Charlie Quigg 

Kaynaklar

http://www.rsc.org/chemistryworld/News/2012/April/impurities-halve-solar-cell-efficiency.asp

W L Leong et alChem. Sci., 2012, 10.1039/c2sc20157g

+ Yorum bulunmuyor

Yorum yap