Almanya’daki Helmholtz-Zentrum Berlin ve Humboldt-Universität zu Berlin araştırmacıları, güneş enerjisi teknolojisinde önemli bir eşiği aşarak tandem güneş hücresi verimliliğinde %25,5 ile yeni bir dünya rekoruna imza attı. Daha önce 1 cm² altındaki mikroskobik hücrelerde elde edilen yüksek verimlilik oranları, bu çalışma ile 1,081 cm² büyüklüğündeki bir alanda tescillenerek ölçeklenebilir fotovoltaik teknolojiler için kritik bir başarıya dönüştü. Perovskite ve CIGS katmanlarının birleştirilmesiyle elde edilen bu sonuç, güneş enerjisinin gelecekte daha esnek ve verimli yüzeylerde kullanılabilmesinin önünü açıyor.
Araştırmacılar, tandem güneş hücresi tasarımında iki farklı malzemeyi bir “sandviç” yapısı gibi üst üste kullanarak ışık spektrumundan maksimum düzeyde faydalandı. Yapının üst kısmında yer alan perovskite katmanı yüksek enerjili mavi ışığı elektriğe dönüştürürken, alt kısımda bulunan bakır, indiyum, galyum ve selenyum (CIGS) tabakası, perovskite katmanından geçen düşük enerjili kırmızı ve kızılötesi ışığı yakalıyor. Bu hassas mühendislik çalışması, Dr. Guillermo Farias Basulto’nun CIGS tabanının bant aralığını optimize etmesi ve kimyager Wuai Zhang’ın iç sınırlardaki elektrik sızıntılarını önlemek için atomik kaplamaları düzenlemesiyle başarıya ulaştı.
Bu rekorun en dikkat çekici yanı, 1 cm² sınırının aşılmış olmasıdır. Güneş enerjisi dünyasında “Yeşil Tablolar” olarak bilinen prestijli verimlilik listeleri, teknolojinin ölçeklenebilirliğini kanıtlamak için 1 cm²’den büyük alanlarda test edilmesini şart koşuyor. Berlin ekibi, bu başarıyı laboratuvar ortamından çıkararak 2,25 cm²’lik bir mini modülde de test etti ve %19,7 gibi oldukça yüksek bir verimlilik oranını korumayı başardı.
Joule dergisinde yayımlanan çalışmaya göre, geliştirilen bu ince film teknolojisi hafif ve esnek yapısı sayesinde kavisli yüzeylere, bina pencerelerine veya araç tavanlarına entegre edilebiliyor. Araştırmacılar, mevcut mimaride yapılan kurum içi testlerde şimdiden %27,5 verimlilik seviyelerine ulaşıldığını belirterek, %30 verimlilik barajının aşılmasının yakın olduğunu ifade ediyor. Bu teknolojik ilerleme, güneş enerjisinin kullanım alanlarını genişleterek temiz enerji dönüşümünde yeni bir dönemin kapısını aralıyor.