SİLİKON NANOPARTİKÜLLER SAYESİNDE GÜNEŞ ENERJİSİNİ TOPLAYABİLEN PENCERELER

     SİLİKON NANOPARTİKÜLLER SAYESİNDE GÜNEŞ ENERJİSİNİ TOPLAYABİLEN PENCERELER

    Silikon esaslı parlak güneş yoğunlaştırıcının kenarına konsantre olan ışığın çoğu aslında görünmez iken, levha daha çok mor ötesi dalga boylarından oluşan bir 'siyah ışık' ile aydınlatıldığında konsantrasyon etkisini çıplak gözle daha iyi görebiliriz.

         Minnesota Üniversitesi ve Milano-Bicocca Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, yüksek teknoloji ürünü silikon nanopartiküller sayesinde güneş enerjisini verimli bir biçimde toplayabilen pencerelerin hayalini yaşatıyor. Araştırmacılar, verimli luminescent solar concentrators (LSC) dediği şeyin içine silikon nanoparçacıkları yerleştiren bir teknoloji geliştirdiler. Bu LSC'ler, verimli bir şekilde güneş enerjisi toplayabilen pencerelerin kilit unsurudur. Işık yüzeye düştüğünde, Işığın faydalı frekansları içeride sıkışmakta ve enerjiyi yakalamak için küçük güneş pillerinin yerleştirilebileceği kenarlara yoğunlaşmaktadır.

         Fotovoltaik pencereler olarak adlandırılan güneş enerjisini toplayabilen Windows, yenilenebilir enerji teknolojilerinde bir sonraki sınırdır; çünkü özellikle büyükşehir bölgelerinde hayati bir öneme sahip olan estetiklerini etkilemeden enerji üretimine uygun binaların yüzeyini büyük oranda artırma potansiyeline sahiptirler. LSC tabanlı fotovoltaik pencereler, yüzeylerine uygulanacak hacimli bir yapıya ihtiyaç duymazlar ve fotovoltaik hücreler pencere çerçevesinde gizlendiğinden, görünmez bir şekilde yapılı çevreyle uyum sağlarlar.

         Bina tasarımına entegre edilen güneş yoğunlaştırıcılar ve güneş pilleri fikri onlarca yıldır var, ancak bu çalışma bir anahtar fark-silikon nanopartiküller içermekte. Yakın zamana kadar, en iyi sonuçlar, kadmiyum veya kurşun gibi potansiyel olarak toksik elementlere dayanan nispeten karmaşık nanokütle kullanılarak elde edildi. Silikon çevre açısından zengin ve toksik değildir. Ayrıca, ışığı yaydığı kadar farklı dalga boylarında emerek daha verimli çalışır. Bununla birlikte, silikon konvansiyonel dökme haliyle, ışık yaymaz ya da lüminesans (parlaklık) yaymaz.

         Minnesota Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü Öğretim Üyesi Uwe Kortshagen (Silisyum nanoparçacıkların oluşturulması sürecinin mucidi ve araştırmanın kıdemli yazarlarından biri) “Laboratuvarımızda, silisyum kristallerin boyutunu insan saçı çapının on binde biri kadar birkaç nanometreye çekerek doğayı aldatırız” dedi. “Bu büyüklükte, silikonun özellikleri değişir ve kendi lüminesansını yeniden emme özelliği olmayan önemli özellikteki etkili bir ışık yayıcı haline gelir. Bu, silikon nanopartikülleri ideal olarak LSC uygulamaları için uygun hale getiren temel özelliktir.”

         Silikon nanopartiküllerin kullanılması araştırma ekibi için birçok yeni olanak doğurdu.

         Milano-Bicocca üniversitesinde fizik profesörü Sergio Brovelli, "Son birkaç yıldır İtalya'da yürütülen öncü çalışmalar sayesinde LSC teknolojisi hızlı bir ivme kazandı, ancak güneş ışığının toplanması ve konsantre edilmesi için uygun materyallerin bulunması hala açık bir sorundu. Fotovoltaik pencereler için LSC'leri sanayileştiren spin-off şirketi Glass to Power'ın kurucusu "Şimdi, bu elementlerin silikon nanopartiküller ile değiştirilmesi mümkündür" diye belirtti.

         Araştırmacılar, silisyum nanopartiküllerin optik özelliklerinin ve polimer LSC üretmek için endüstriyel prosese olan neredeyse mükemmel uyumlarının, güneş enerjisinin% 5'inden fazlasını benzeri görülmemiş düşük maliyetlerle yakalayabilecek verimli fotovoltaik pencereler yaratmaya açık bir yol oluşturduğunu söylüyor.

         Milano-Bicocca Üniversitesi'nden fizik profesörü Francesco Meinardi, "Bu, LSC tabanlı fotovoltaik pencereleri nispeten nadir bulunan materyallere dayalı diğer nanoparçacık sınıflarının potansiyel sınırlamaları olmaksızın, bina ile bütünleştirilmiş fotovoltaik pazar için gerçek bir teknoloji haline getirecektir" dedi. “Silikon nanopartiküller, bir plazma reaktörü kullanılarak yüksek teknoloji ürünü bir prosesle üretilir ve bir toz haline getirilir.”

    Çeviri: Celal DEMİRTAŞ

    Daha Fazla:Francesco Meinardi et al. Highly efficient luminescent solar concentrators based on earth-abundant indirect-bandgap silicon quantum dots, Nature Photonics (2017). DOI: 10.1038/nphoton.2017.5

    Referens Dergi: Nature Photonics

    Yayınlama tarihi: 22.02.2017

.
.