• Sonuç bulunamadı

Organik Güneş Gözeleri

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Organik Güneş Gözeleri"

Copied!
2
0
0

Yükleniyor.... (view fulltext now)

Tam metin

(1)

G

üneş enerjisi gezegenimizde en çok bulu-nan yenilenebilir enerji kaynağıdır. Bilinen en temiz ve sürekli enerji olmasına, zarar-lı yan ürünler bırakmadan enerji üretimine olanak sağlamasına rağmen günümüzde kullanılan ener-jinin sadece % 0,04’ü Güneş enerjisinden elde edil-mektedir. Çünkü şu an inorganik malzemelerle yapı-lan güneş gözeleri kulyapı-lanılarak elde edilen enerji, fo-sil yakıt kullanılarak elde edilen enerjiden çok daha pahalıdır. Ayrıca inorganik malzemelerle yapılan gü-neş gözeleri esnek olmadığı için uygulama alanları da dardır. İletken, yüksek molekül ağırlığına sahip orga-nik moleküller istenen özelliğe göre kolaylıkla değiş-tirilebilmeleri, pahalı olmamaları ve çözünürlükle-ri sayesinde, ayrıca birçok yüzeye uygulanabilmele-ri gibi avantajları da olması nedeniyle veuygulanabilmele-rimli cihaz-ların yapımında kullanılmaya en uygun adaylardır. Yarı iletken polimerlerin kullanıldığı organik güneş gözeleri Heeger, MacDiarmid ve Shirakawa’nın ilet-ken polimerleri keşfinden ve geliştirmesinden sonra önemli bir araştırma konusu olmuştur. Güneş panel-lerinde inorganik malzemeler yerine organik malze-meler kullanılmasının sağladığı önemli üstünlükler, organik malzemelerin daha ucuz olması ve işlenebi-lirlikleri sayesinde çok farklı yüzeylerde

kullanılabil-meleridir. Ancak verimleri ve kararlılıkları inorga-nik malzemelerden daha azdır. İnorgainorga-nik benzerle-rinin çeşitliliği sınırlı iken organik moleküllerin sayı-sının milyonlar seviyesinde olması, bu malzemeler-den elde edilecek verimin ve kararlılığın artırılması-na imkân verir. Bu nedenle organik malzemeler bu tip çalışmalar için çok ayrıntılı bir şekilde araştırıl-maya başlanmıştır.

İlk organik güneş gözesi Tang ve çalışma arka-daşları tarafından Kodak firmasında üretilmiştir. İki katmanlı, % 1,1 verime sahip bu gözede Güneş’ten gelen enerji ile oluşan elektron-boşluk çiftinin ayrı-mı sadece katmanların arayüzünde gerçekleştiği için verimi düşük olmuştur. Güneş enerjisinin soğurul-masıyla yük taşıyıcıların oluşumuna olanak sağlayan eksitonlar ortaya çıkar. Fotoakımın oluşabilmesi için eksitonların akması gerekir. Genelde, organik gü-neş gözelerinde, yaşam süresi uzun olan eksitonlar, fotoakımın oluşmasına katkıda bulunur. Bu prob-lemi aşıp ışığın aktif yüzeyde soğurulmasını artıra-bilmek için 1990’ların başında “Bulk Heterojuncti-on” (BHJ) adı verilen yeni bir yöntem geliştirilmiştir. Bu sistemde elektron verici ve elektron alıcı iki farklı malzeme, uygun bir çözücü sayesinde karışım halin-de bulunmaktadır. Bu yöntem sayesinhalin-de gerekli olan

Organik Güneş Gözeleri

Kaplanmış film rulosu (1) Organik aktif tabakayı

yüzeye kaplayan üniteler (4)

Yüzeyi kaplamaya hazır hale getiren plazma temizleyicisi (3)

Filmin hareketini sağlayan tekerlek

Metal Kaplayıcı Kaplanacak filmi ana hatta yönlendiren makara (2)

Kaplanmış film rulosu (6)

Kaplanmış filmi saran makara (5)

> < Levent Toppare*

Ali Çırpan**

Doğukan Hazar Apaydın Hava Zekiye Akpınar

* Prof. Dr. ** Y. Doç. Dr. Güneş Enerjisi Araştırma ve Uygulama Merkezi (GÜNAM) ODTÜ

(2)

yük ayrımı en yüksek seviyeye çıkarılmış-tır. Kullanılan çözücünün yanı sıra üreti-len gözeye sıcaklık uygulanması da veri-mi artıran bir diğer etkendir. Ancak bu iş-lem malzemeye göre değişmektedir. Ayrı-ca oluşturulan filmin düzgün olması, içi-ne çeşitli katkı malzemelerinin eklenmesi ile sağlanır. Bütün bu etkenler göz önünde bulundurulduğunda, organik bir malze-menin veriminin % 1’den % 4’e çıktığı gö-rülmüştür. Hâlâ yetersiz kalsalar da, fark-lı organik malzemeler kullanılarak üre-tilmiş, güç dönüşüm verimi % 8 civarın-da olan gözelerin üretildiği bilinmektedir

ve iyileştirme çalışmaları da hız kesmeden devam etmektedir. Çünkü verim seviyesi-nin % 10’a kadar çıkmasının aslında hayal olmadığı ve sentezlenebilecek yeni elekt-ron verici ve elektelekt-ron alıcı malzemelerle Güneş enerjisinden daha fazla ve çok daha ucuza faydalanılabileceği ortaya çıkmıştır.

Bu nedenle dünyanın ileri gelen araş-tırma grupları pek çok farklı polimerle verim artışı çalışmalarını sürdürmekte ve yeni polimerler üretmektedir.

Çalışma Prensibi

Organik güneş gözelerinde, yeterli enerjiye sahip fotonlar, aktif katmanda bulunan elektron verici (donör) ve elekt-ron alıcı (akseptör) malzemeler tarafın-dan soğurulur. Kullanılan donör mal-zemenin soğurma katsayısı daha yük-sek olduğu için fotonların büyük bölü-mü bu malzeme yani polimer tarafından soğurulur. Soğurulan fotonlar eksitonla-rı oluşturur. Bu eksitonlar serbest yükle-re dönüşeyükle-rek ilgili elektrotlara ulaşır ve elektrik akımını oluşturur.

2007’den bu yana verimi artırmak için birçok çalışma yürütülmüştür. Bu çalışmalarda yeni polimerler sentezlene-rek güneş gözesinin üretebildiği gerilim değerinin artırılması hedeflenmiştir. Bu yöntemler kullanılarak organik taban-lı güneş gözelerinin veriminin % 10’un üzerine çıkarılması beklenmektedir.

Organik Güneş Gözelerinin

Büyük Ölçekli Üretimi

Çözülebilir olmaları sayesinde bir-çok yüzeye uygulanabilen organik güneş gözelerinin üretimi için çeşitli yöntem-ler kullanılmaktadır. Bu yöntemyöntem-lerin ba-zılarını şu şekilde sıralayabiliriz: Serigra-fi yöntemi, baskı yöntemi, mürekkep püs-kürtme yöntemi, sprey yöntemi, rulodan ruloya yöntemi, fırça yöntemi.

Bu yöntemlerden en ucuzu ve yaygın olarak kullanılanı rulodan ruloya yöntemi-dir. Bu yöntemle esnek ve ince filmler ha-linde güneş gözeleri elde edilebilmektedir.

1 numaralı makaradan hatta beslenen plastik filmin üzeri iletkenliği sağlamak üzere indiyum kalay oksit ile kaplanmış-tır. Bu madde nanometre ölçeğinde yü-zeye kaplanır ve şeffaftır. Güneş gözele-rinde anot olarak, ışığın geçişine izin ver-mesi gereken maddeler kullanılmalıdır.

Bu sayede ışık aktif tabakaya çarparak gü-neş gözesinin çalışmasını sağlayabilir. 3 numaralı plazma temizleyici oksijen, azot gibi gazları plazma haline getirerek yüzey-de kalmış safsızlıkların ve kirliliklerin te-mizlenmesine yardımcı olur. 4 numaralı üniteler yardımıyla, organik aktif tabaka püskürtülerek ya da sürülerek yüzeye kap-lanır. Üzerine metal elektrotlar da eklenen film, 6 numaralı makaraya sarılarak kulla-nıma hazır hale gelir. Geliştirilen bu yön-temlerle organik güneş gözelerinin mali-yeti giderek düşmektedir.

GÜNAM Organik

Güneş Gözeleri Laboratuvarı

Orta Doğu Teknik Üniversitesi GÜ-NAM bünyesinde kurulan bu laboratu-varda organik güneş gözelerinin üretimi-ne ve test çalışmalarına başlanmıştır. La-boratuvarda bulunan eldivenli kabin siste-mi ile organik güneş gözeleri oksijensiz ve nemden uzak bir ortamda üretilmekte ve verim testleri yapılabilmektedir.

Fotoğrafta görülen dönel kaplama yar-dımıyla, üretilen polimerler indiyum kalay oksit kaplı camlar üzerine kaplanır. Daha sonra metal buharlaştırıcı kullanılarak bu kaplama üzerine metal elektrotlar eklenir. Böylece güneş gözesi elde edilmiş olur. Son olarak Dünya’ya gelen güneş ışığındaki enerjiye ve parlaklığa eşdeğer bir ışık sağ-layan Güneş simülatörü yardımıyla güneş gözelerinin verimi ölçülür. GÜNAM labo-ratuvarlarında üretilen bir güneş gözesinin verimi % 4 olarak belirlenmiştir.

Kaynak

“Basic research needs for solar energy utilization”, Teknik Rapor, Enerji Bakanlığı, 2005.

Kaplanmış film rulosu (1) Organik aktif tabakayı

yüzeye kaplayan üniteler (4)

Yüzeyi kaplamaya hazır hale getiren plazma temizleyicisi (3)

Filmin hareketini sağlayan tekerlek

Metal Kaplayıcı Kaplanacak filmi ana hatta yönlendiren makara (2)

Kaplanmış film rulosu (6)

Kaplanmış filmi saran makara (5)

Organik Güneş Gözeleri Laboratuvarı’ndan bir görünüm (eldivenli kabin sistemi) (Solda)

Rulodan ruloya yönteminin şematik gösterimi

Bilim ve Teknik Haziran 2011

> <

Referanslar

Benzer Belgeler

Toplumun içinde bir kesim, dergileri, gazeteleri, radyoları, TV'le- riyle cumhuriyetimizin temel ilkelerine sürekli saldırı­ yor, kendi inançlarına uymayan yurttaşların

30.000.000 Macaristan'da Osmanlı döneminden kalma mima­ ri yapıların, örneğin Budapeşte'deki G iil Baba tür­ besinin, Sokullu Mustafa Paşa tarafından yaptırı­ lan

Bu sırada Kureyş’in Suriye’den gelen ticaret kervanı geçmiş ve Mekke yolunu tutmuş olduğu için, kervanın selâmetini te’min İçin harbetmeğe lü­ zum

Din Kültürü ve Ahlak Bilgisi programına yönelik farklı dini kesimler tarafından yapılan eleştirilere bakıldığında; Din Kültürü ve Ahlak Bilgisi Programının

In addition, testimonies of faculty indicate their levels of knowledge about educational research and methodology of scientific research is basic or almost nil, what they learned

Data was analysis through by structural equation model (SEM). The research result showed that 1) the factors that affected audit quality were professional ethics,

Piramitler sayesinde yüzeyden yansıyan güneş ışınları tekrar göze yüzeyine yönlenir ve sonuç olarak yansıyan yoğunluk R2xI değerine düşer. Örneğin yansıma katsayısı

D’Angers Üniversitesi ile Strasbourg Üniversitesi’ndeki çalışma grupları, kısa bir süre önce, organik molekül temelli güneş hücreleriyle dönüştürme