Yeni araştırmalar, daha geniş açısal kapsama alanı sağlamak için yarı küresel kabuk yapısına sahip organik güneş pillerinin yeniden tasarlanmasını önermektedir; bu, giyilebilir elektronikler gibi uyarlanabilir ışık emilimine ihtiyaç duyan cihazlar için özellikle faydalıdır.
Sürdürülebilir enerji çözümleri arayışı, daha verimli güneş pillerinin geliştirilmesine büyük öncelik vermektedir. Organik fotovoltaik hücreler, esneklikleri ve düşük maliyetleri sayesinde geleneksel silikon bazlı hücrelere kıyasla cazip bir seçim haline geldi. Bununla birlikte, performanslarını artırmak büyük bir engel olmaya devam ediyor.
Yeni bir formu benimsemek
Abdullah Gül Üniversitesi’nin (Türkiye) öncü bir hamlesiyle, organik fotovoltaik hücrelerin yapısı yeniden tasarlanıyor ve ışık emilimi ve açısal kapsama alanında benzeri görülmemiş bir potansiyelin ortaya çıkarılması için yarı küresel bir kabuk şekli tercih ediliyor. SPIE’de bildirildiği gibi Enerji için Fotonik Dergisi (JPE), bu yenilikçi konfigürasyon, ışık emilimini ve açısal kapsama alanını en üst düzeye çıkarmayı amaçlayarak yenilenebilir enerji teknolojilerinin manzarasını yeniden tanımlamayı vaat ediyor. Çalışma, bu yeni tasarımın dikkate değer yeteneklerini vurgulamak için gelişmiş hesaplamalı analiz ve karşılaştırmalı kıyaslamalar sunuyor.
Abdullah Gül Üniversitesi’nden Profesör Dooyoung Hah, çalışmasında, yarım küre şeklindeki kabuk şeklindeki aktif katman içindeki absorpsiyon spektrumlarını inceleyerek, üç boyutlu sonlu elemanlar olarak bilinen bir hesaplama tekniği aracılığıyla ışığın hücrenin yapısı ve malzemeleriyle nasıl etkileşime girdiğinin ayrıntılı bir incelemesini sağlıyor.
FEA, yapıları sonlu elemanlar adı verilen daha küçük, daha yönetilebilir parçalara bölerek karmaşık mühendislik problemlerinin çözülmesine yardımcı olabilir; bu, farklı ışık dalga boyları ve geliş açıları gibi çeşitli koşullar altında tüm yapının davranışının simülasyonuna ve analizine olanak tanır.
Bildirilen FEA sonuçları dikkat çekicidir. Enine elektrik (TE) polarize ışığa maruz bırakıldığında, yarım küre şeklindeki kabuk yapısı, düz yapılı cihazlarla karşılaştırıldığında ışık emiliminde yüzde 66 oranında kayda değer bir artış sergiledi. Benzer şekilde, enine manyetik (TM) polarize ışık için de yüzde 36’lık kayda değer bir iyileşme gözlemlendi.
Daha önce bildirilen yarı silindirik kabuk tasarımlarının aksine, yarım küre şeklindeki kabuk yapısı açık bir öncü olarak ortaya çıktı. TE polarizasyonu için ışık emiliminde yüzde 13’lük önemli bir artış ve TM polarizasyonu için yüzde 21’lik etkileyici bir iyileşme sağladı.
Parlak gelecek: Çeşitli uygulamaları aydınlatıyoruz
Olağanüstü soğurma özelliklerinin ötesinde yarım küre şeklindeki kabuk yapısı, TE polarizasyonu için 81 dereceye ve TM polarizasyonu için 82 dereceye kadar uzanan genişletilmiş açısal kapsama alanı sunar. Bu uyarlanabilirlik, giyilebilir elektronikler gibi esnek ışık yakalama gerektiren uygulamalar için özellikle avantajlıdır.
Hah şunları söylüyor: “Gelişmiş soğurma ve çok yönlülük özellikleriyle, önerilen yarım küre şeklindeki kabuk şeklindeki aktif katmanlar, biyomedikal cihazlar gibi organik güneş pillerinin çeşitli uygulama alanlarının yanı sıra enerji üretim pencereleri ve elektrik üretim pencereleri gibi uygulamalarda da faydalı bulunacaktır. Seralar, nesnelerin interneti vb.”
Yarım küre şeklindeki kabuk şekli, organik güneş pili tasarımında önemli bir ilerlemeye işaret ediyor. Sonlu eleman analizinin ve yenilikçi yapı mühendisliğinin gücünden yararlanan rapor edilen araştırma, yenilenebilir enerjiyle desteklenen daha parlak, daha sürdürülebilir bir geleceğin yolunun aydınlatılmasına yardımcı oluyor.
Referans: Dooyoung Hah, 14 Şubat 2024, “Absorbsiyonun arttırılması ve geliştirilmiş açısal kapsama için yarım küre şeklinde kabuk şeklindeki organik fotovoltaik hücreler”, Enerji için Fotonik Dergisi.
0 Yorumlar