1. Ana Sayfa
  2. Eğitim
  3. Organik Güneş Pili

Organik Güneş Pili

Son güncelleme: 23.04.2011 15:54
OnLyGirL OnLyGirL foto
  • Organik Güneş Pili :
    Organik güneş pili güneşten gelen ışığı aktif polimer tabakası ile absorbe eden ve doğrudan elektrik enerjisine çeviren bir cihazdır. İnorganik güneş pillerinden farklı olarak geniş yüzeylere kaplanabilmesi, düşük maliyetli olması ve kolay üretilebilmesi bu teknolojinin en temel cazibelerindendir.

    Aktif polimer tabakası güneşten gelen ışığı absorbe edip elektron ve hol(boşluk) çiftleri(exciton) oluşturur. Yükler ayrıştıktan sonra elektronlar bir elekroda, holler ise diğer elektroda doğru yol alırlar. Bu şekilde akım ve voltaj üretilir.

    Su ana kadar en yüksek güç çevrim verimini P3HT yarı-iletken polimeri ve bir karbon-60 türevi olan PCBM'nin homojen karısım halinde yüzeye kaplandıgı yöntemin sagladıgı görülmüstür. P3HT:PCBM güneş pilleri esnek yüzeylerde üretilebilir, ve oldukça hafiflerdir. Rulodan-ruloya üretim sistemleriyle ucuza mal edilebilirler. Taşınabilir elektronik cihazları hareket halindeyken bile sarj edecek enerjiyi sağlayabilirler. Bu tip organik güneş pilini incelersek esnek ve saydam ITO kaplı PET yüzey üzerine sırasıyla boşluk-taşıyıcı katman olarak bilinen PEDOT: PSS, aktif karışım P3HT:PCBM ve son olarak aluminyum kaplandığını ve bu şekilde güneş hücresinin üretiminin gerçekleştiğini görüyoruz. Güneş'ten gelen fotonlar sırasıyla PET, ITO ve PEDOT:PSS katmanlarından geçerek P3HT:PCBM filmine ulaşırlar, ve burada sahip oldukları enerjiyi elektron-boşluk çiftleri olan exitonları olusturmak için kullanır. Elektron-boşluk çiftleri birbirinden ITO ve aluminyum elektrodlarının is fonksiyonu seviyeleri arasındaki farkın sebep oldugu elektrik alan etkisiyle ayrılır. Elektronlar aluminyum, delikler ise ITO elektroduna taşınır. Bu sayede devrede akımın akmasını sağlanır ve foton enerjisinin elektrik enerjisine dönüsümü tamamlanır.

    Bir enerji dönüşüm cihazında verimlilik çok önemlidir. Her şeyden önce uyarımlar oluşturmakta kullanılan fotonları aktif tabakanın mümkün olduğu kadar yutması gerekmektedir. Aktif tabakanın kalınlığı yük taşıyıcı hareketliliğiyle(Mobilite) ters orantılıdır. Birçok polimerin aktif tabaka kalınlığı kısıtlanmışsa da tipik olarak birkaç yüz nanometre mertebesinde olabilir. Dolayısıyla güneş spektrumluyla aktif katmanın yutma spektrumu arasındaki uyum ve 100-200 nm lik ince filmlerdeki solar radyasyon yutmasının maksimize edilmesi önemli bir konudur. Bu açıdan düşündüğümüzde 2 eV un üstündeki bant aralıklı polimerler sadece görünür bölgedeki yeşil bölgeyi yutarlar. Örneğin, gelen günes ışığının sadece küçük bir kısmının P3HT:PCBM filmi tarafından soğurulması sorununu halletmek için yaklaşık 100 nm kalınlıgındaki filmin kalınlığı artırılmıştır. Bu yol soğurulan foton miktarının artmasını sağlamış, fakat hücrenin seri direncini de arttırmıştır bu yüzden pek de cazip bir çözüm değildir.

    Bu konuda asıl umut vaat eden arastırmalar, gelen ısıgın daha yüksek bir oranının hücre içerisine girebildiği aynı zamanda içeride daha çok kalabileceği malzeme ve yöntemler üzerinde yapılmaktadır. Bu yüzden güneş spektrumuyla daha fazla çakışma sağlayabilen düşük bant aralığına sahip polimerler kullanan organik güneş pilleri son yıllarda dikkatleri üstüne toplamıştır. Şekil 1'de Organik fotovoltaiklerde yaygın olarak kullanılan P3HT, MEH-PPV ile düşük bant aralıklı polimerin emme tayfı kıyaslanmıştır. Genel olarak düşük bant aralığına dayalı güneş pilleri uzun dalga boylu fotonların yutulmasında düşük foto voltaj verilir. Çeşitli bant aralıklarda bir grup değişik polyfluorne kopolimerler sentezlenmişlerdir ve bu kopolimerlerin bazılarına dayalı güneş pilleri 1 V luk etkileyici bir foto voltaj sergilemişlerdir.

#23.04.2011 15:54 0 0 0