Yarı Saydam Güneş Panellerinde Rekor Verimlilik Elde Edildi

Yarı saydam güneş pilleri, pencerelere, ekranlara ve diğer yüzeylere entegre edilebilen yapıları sayesinde yenilenebilir enerji sektöründe dönüştürücü bir potansiyel taşıyor ama önemli bir teknik zorluk var: saydamlık ile güç dönüşüm verimliliği arasındaki dengeyi kurmak. Hem verimli enerji üretimi sağlayan hem de görsel açıdan estetik bir tasarım sunan yarı saydam organik fotovoltaikler (ST-OPV’ler) bu nedenle yoğun araştırma ilgisi çekiyor.

Hong Kong Politeknik Üniversitesi’ndeki (PolyU) araştırmacılar, ST-OPV’lerde kullanılacak fotoaktif malzemelerin potansiyelini değerlendirmek için yeni ve yenilikçi bir parametre geliştirdi. En umut verici malzemeleri ve malzeme kombinasyonlarını sistematik biçimde tarayarak araştırma ekibi, yüksek performanslı ST-OPV’lerin geliştirilmesini ilerletti ve akıllı pencereler ile sürdürülebilir binalar için yaygın uygulamaların yolunu açtı.

ST-OPV’ler, ayrık soğurma özellikleri, düşük maliyetli üretim imkanı ve çevresel sürdürülebilirlikleri sayesinde, binalara entegre fotovoltaik sistemler (BIPV) alanında son derece önemli bir gelişim potansiyeline sahip. BIPV pazarında ve daha geniş kullanım alanlarında bu potansiyelin tam olarak hayata geçmesi için bilim insanları, farklı malzemeleri bir araya getirerek ve gelişmiş aygıt mühendisliği teknolojilerinden yararlanarak ST-OPV’lerin verimliliğini ve kararlılığını artırdı. Aynı zamanda ürünün güneş ışığı altında doğal renkte görünmesini sağlayarak, fotovoltaik sistemin binanın görsel bütünlüğünü bozmasının önüne geçildi.

PolyU Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü’nden Enerji Dönüşüm Teknolojisi Kürsü Profesörü ve Sir Sze-yuen Chung Yenilenebilir Enerji Kürsülü Profesör Prof. Li Gang ile Araştırma Görevlisi Dr. Yu Jiangsheng, klasik fotoaktif malzeme serilerini taramak için boyutsuz bir parametre tanıttı: FoMLUE. Parametre, malzemelerin normalize edilmiş soğurma özelliklerini inceleyerek ortalama görsel geçirgenliklerini, bant aralıklarını (bandgap) ve akıma dair yoğunluk değerlerini (akım yoğunluğu) birlikte değerlendiriyor.

Araştırmacılar, en yüksek FoMLUE değerlerine sahip üçlü malzemelere dayalı ST-OPV’lerin, muadillerine kıyasla artırılmış termal yalıtım ve çalışma kararlılığı gösterdiğini buldu. Ayrıca hücreler, ışık kullanım verimliliğinde yüzde 6,05 düzeyinde rekor bir değere ulaştı. Araştırma ekibine göre bu değer, yarı saydam güneş pilleri için raporlanmış en yüksek başarı ölçütünü temsil ediyor.

Çalışma, ST-OPV performansı üzerinde coğrafi faktörlerin etkisini de ortaya koydu. Araştırma ekibi, ST-OPV kaplamalı pencerelerin enerji üretimini ve enerji tasarrufuna katkısını incelemek için geçici (transient) bir model geliştirdi. Model, güç çıktısını simüle etti ve bina içi soğutma ve ısıtma yüklerine olan etkisini değerlendirdi. Model Çin genelinde 371 şehirde uygulandı ve bu şehirlerin yüzde 90’ından fazlasında yıllık yükte azalma elde edildiği görüldü. Coğrafi analiz, sıcak yazlara ve ılık kışlara sahip bölgelerin, ST-OPV kaplamalı pencerelerin kurulumu için en uygun yerler olduğunu gösterdi; bu bölgelerde yıllık toplam enerji tasarrufu metrekare başına 1,43 gigajoule’e (1,43 GJ m⁻²) kadar ulaşabiliyor.

Araştırmayı raporlayan “Semitransparent organic photovoltaics with wide geographical adaptability as sustainable smart windows” başlıklı makale Nature Communications dergisinde yayımlandı.

Prof. Li konuyla iligili şu değerlendirmede bulundu: “Gelişmekte olan bir güneş fotovoltaik teknolojisi olarak güneş pencereleri, BIPV, yenilenebilir enerji araçları ve tarımsal seralar için yeni pratik kullanım olanakları sunuyor. Bulgularımız, yüksek performanslı ST-OPV’lerin çok işlevliliğini ve coğrafi uyarlanabilirliğini öne çıkarıyor. Mimari tasarım bütünlüğünü koruyan, sürdürülebilir ve enerji tasarrufu sağlayan akıllı pencerelerin inşasında ticari açıdan son derece umut verici bir tablo ortaya koyuyor.”

Araştırma ekibi, çalışmaların ileri aşamasında ST-OPV’lerin uzun dönemli kararlılığını daha da güçlendirmeyi ve geniş alanlı güneş modüllerine ölçeklemeyi hedefliyor. Bu iki unsur, ticarileşme için temel adımlar olarak ifade edildi.

‍

‍

‍

‍

Kaynak: https://www.polyu.edu.hk/media/media-releases/2025/1022_polyu-research-achieves-record-efficiency-in-semi-transparent-solar-cells/