Az önce ne oldu? Güneş enerjisi devrimi daha da yüksek bir vitese geçmek üzere olabilir. Almanya’daki araştırmacılar, ışığı tüm görünür aralıkta emerek güneş pili verimliliğinde büyük bir sıçrama yaratabilecek çığır açıcı yeni bir ışık toplama sistemi geliştirdiler.
Yıllardır güneş enerjisi teknolojisi bazı temel sınırlamalar nedeniyle sekteye uğradı. Geleneksel silikon bazlı güneş pilleri, görünür spektrumun tamamındaki ışığı emebilir; bu harikadır, ancak bunu “zayıf bir şekilde” yaparlar. Ayrıca anlamlı elektrik üretebilecek kadar foton emmek için mikrometrelerden bahsediyoruz, kalın olmaları da gerekiyor. Bu ilave hacim, onları daha ağır, daha pahalı hale getiriyor ve binalara ve araçlara sorunsuz bir şekilde entegre edilmesini zorlaştırıyor.
Öte yandan, organik boyalardan yapılan ince film güneş pilleri ucuz ve hafiftir ve yalnızca 100 nanometre kalınlığındadır. Ancak güneş spektrumunun yalnızca dar bir dilimini emebilirler ki bu bir ülkü değiş tokuşu değildir.
Artık Würzburg Üniversitesi’ndeki bilim insanları, biyo-ilhamlı yeni bir tasarımla kodu çözmüş olabilirler. Chem dergisinde yayınlanan çalışma, güneş ışığını çok verimli bir şekilde yakalayan bitkiler ve bakterilerdeki fotosentetik antenlerden modellenen URPB adı verilen yeni bir sistemi vurguluyor.
Ancak URPB, doğanın karmaşık mekanizmasına güvenmek yerine daha basit bir yapı kullanıyor; hassas bir şekilde istiflenmiş konfigürasyonda düzenlenmiş dört farklı boya. Düzenleme çok düzgün olduğundan UV, görünür ve yakın kızılötesi dalga boylarındaki ışığı mükemmel verimlilikle yakalayabilir. Ve adı da buradan geliyor. URPB, her katmanın absorbe edebileceği dört ışık dalga boyuna karşılık gelir: ultraviyole, kırmızı, mor ve mavi.
Ekibin testlerinde sistem, gelen ışığın tam %38’ini yararlı enerjiye dönüştürdü; bu, tek tek boyaların tek başlarına yönetebileceğinden kat kat daha iyi bir sonuçtu ve maksimum %3’e ulaştı.
Mevcut güneş pili teknolojisinin verimliliği hızla maksimuma ulaşıyor ve yukarıdaki araştırma, hücrelerden daha fazla güç elde etme yönündeki tek girişim olmaktan çok uzak. Örneğin, Türkiye’de yakın zamanda yapılan bir araştırma, düz panellere kıyasla %66’ya kadar daha fazla ışık emebilen yarı küresel bir fotovoltaik güneş pili yapısını analiz etti. Bilgisayar simülasyonları ümit verici görünüyordu ancak gerçek dünyada prototiplemeye ihtiyaç vardı.
Bundan önce, 2023’te bilim insanları, üstüne yeni bir perovskit katmanı ekleyerek geleneksel silikon güneş pillerini geliştirmeye çalıştı. Bu bileşik, farklı ışık dalga boylarını yakalayarak verimliliği %30’un üzerine çıkarma potansiyeline sahiptir; bu, güneş enerjisini küresel ölçekte daha uygulanabilir hale getirmek için çok önemli bir eşiktir.
Elbette, bu tür bir teknolojiyi laboratuvardan ticari ölçekli üretime taşımak her zaman zorlu bir mücadeledir. Her güneş enerjisi atılımı, gerçeklik ortaya çıkmadan önce bolca reklam yaratır.