Barselona’daki ICFO araştırmacıları, güneş hücrelerinde enerji kaybını en aza indiren yenilikçi bir yöntem geliştirdi. Işığın yayılma açısını daraltarak güneşten gelen ışınlarla uyumlu hale getiren ekip, tek eklemli güneş hücrelerinde teorik verimlilik sınırlarını aşmayı hedefliyor. Energy & Environmental Science dergisinde yayımlanan çalışma, ışığı soğuran malzemelerin aynı zamanda onu yaymasıyla oluşan “Boltzmann kaybı” sorununa odaklanıyor. Optik bir boşluk tasarımıyla ışık emisyonunu kontrol altına alan bilim insanları, bu yöntemle verimlilik oranlarını yüzde 33,16 olan standart Shockley-Queisser sınırından yüzde 43 seviyelerine yaklaştırmanın mümkün olabileceğini öngörüyor.
Araştırma ekibi, ters çevrilmiş bir organik güneş hücresini optik bir boşluğa dönüştürerek, fotonların yayılma açısını güneş ışığının dar konisiyle eşleşecek şekilde kısıtladı. Profesör Jordi Martorell liderliğindeki ekip, gümüş tabanlı bir ön elektrot ve katmanlı bir yapı kullanarak geniş açılı ışık emisyonunu baskıladı. Bu tasarım, güneş hücresinin ışığı verimli bir şekilde soğurmaya devam etmesini sağlarken, enerji kaybını önemli ölçüde azaltıyor.
Çalışmanın başyazarı Dr. Francisco Bernal Texca, bu yaklaşımın Shockley-Queisser sınırını aşma yolunda kritik bir adım olduğunu belirtti. Mevcut üretim süreçlerine kıyasla karmaşıklığı artırmayan bu yöntem, PM6:Y6 malzeme karışımı üzerinde test edilmiş olsa da, farklı fotovoltaik teknolojilere de uyarlanabilir nitelikte.
Teknolojinin ölçeklenebilir olması durumunda, aynı miktarda güneş ışığından daha fazla elektrik üretilmesi mümkün hale gelecek. Bu durum, güneş enerjisi kurulumları için ihtiyaç duyulan arazi ve malzeme miktarının azaltılmasına katkı sağlayarak, yenilenebilir enerji alanında daha verimli çözümlerin önünü açabilir.