Küresel çevre kirliği ve fosil yakıt kaynaklarının gitgide tükeniyor olması ile birlikte yenilenebilir enerji kaynaklarının önemi de aynı oranda arttı. Güneş enerjisinden elektrik üretimini sağlayan güneş panellerinin yaygınlaşması beraberinde enerji dönüşüm verimliliğini artırabilecek çözümlerin araştırılmasını getirdi. Bursa Teknik Üniversitesi (BTÜ) Kimya bölümü Dr. Öğr. Üyesi Murat Özen bu yeni maddelerden biri olan ‘Perovskitleri’ anlattı.

Konuşmasına net sıfır kavramını açıklayarak başlayan Özen, “Atmosfere salınan zehirli gazların çevreden arındırılması ve bunların sıfırlanarak dengenin sağlanması net sıfır kavramının karşılığıdır. Paris Anlaşması kapsamında 2050 yılına kadar devletlerin insan kaynaklı emisyonlar ile sera gazlarını atmosferden arındırması hedefleniyor. Belirtilen bu zararlı gazların ortadan kaldırılmasında da güneş panelleri çok önemli bir yer tutmakta. En temel ihtiyaç olan elektrik üretiminde fosil yakıtlar yerine güneş panelleri kullanımı temiz enerji üretme imkânı sağlamaktadır.” dedi.

Güneş ışığından dünyanın yüzeyine ulaşan bir dakikalık enerji miktarının dünya genelinde bir yılda tüketilen enerji miktarından fazla olduğunu belirten Özen, “Dünyadaki tüm enerji ihtiyacını karşılayacak düzeyde temiz ve tükenmez bir yenilenebilir enerji kaynağı olan güneşin enerji üretimi alanındaki önemi giderek artıyor. Güneş radyasyonu oranlarına bakıldığında Türkiye’nin güneş enerjisi açısından zengin bir ülke olduğunu söyleyebiliriz. Ülkemizde fotovoltaik enerji üretimi 2020 verilerine göre yaklaşık 6667 Megawatt yani toplam elektrik üretiminin yüzde 3,6’lık kısmını güneşten elde ediyoruz. Bu oran şimdilik düşük olmakla birlikte trendin artacağı öngörülmekte.” diye konuştu.

Güneş Enerjisinin Tamamı Elektrik Enerjisine Dönüştürülebilir mi?

Bu konuda yapılan çalışma ve bilimsel hesaplamalar hakkında bilgiler aktaran Özen, mevcut ışığın yalnızca yüzde 33,7’sinin elektriğe dönüştürülebileceğini ifade etti. Silisyum bazlı güneş paneli maliyetlerinde düşüş görülmesine rağmen henüz önemli oranda bir enerji verimliliği iyileştirmesi görülmediğini de belirten Özen, “Silisyum bazlı güneş panellerindeki verimliliğin yüzde 21-22 civarında kalması akla güneş panellerinde daha basit işlem süreci olan, sınırlı olmayan ham malzeme çeşidi ile daha yüksek verimlilikte güneş hücreleri üretmek mümkün olabilir mi sorusunu getiriyor. Bu noktada perovskitler karşımıza çıkıyor.” dedi.

Verimliliği Artıran Madde “Perovskitler”

Rus Jeolog Lev Perovski tarafından 1839 yılında Ural dağlarında keşfedilen ve mineral yapısı Alman minerolog Gustav Rose tarafından ortaya çıkarılan Perovskitlerin Silisyumla karşılaştırıldığında çok daha iyi bir verimlilik sağladığını aktaran Özen, 2006 yılında yapılan araştırmalara göre Perovskit güneş hücreleri ile elde edilen enerji dönüşüm verimliliğinin yüzde 3 gibi bir orandan 2021 yılında yüzde 29’a kadar yükseldiğini belirtti.

Perovskitlerin farklı özellikleri nedeniyle özellikle son yıllarda araştırmacılar tarafından yoğun rağbet gördüğüne de değinen Özen, “Perovskit yapısı içindeki atomlara bağlı olarak özellikleri değişebilmekte. Silisyum bazlı güneş hücrelerinde bant aralığı 1,1 iken Perovskit yapılarda bu aralık 1,5’ten 3’e kadar artırılabiliyor. Yine Perovskit yapılar farklı atom veya moleküllerle şekillendirilebildiği için yakıt hücreleri, lazer hücreleri gibi farklı uygulama alanlarında kullanılabilmesi mümkün.” dedi.

Düşük maliyet, yüksek verimlilik, kolay uygulanma şekli ve Silisyum panellere entegrasyonu ile verimliliğin daha artırılması gibi özellikleri ile Perovskit güneş hücrelerinin yeni nesil güneş enerjisi teknolojileri arasında yer aldığını ifade eden Özen,  yüksek verimlilik ve düşük maliyetli güneş panellerinde uygulanma potansiyeli yüksek olmakla birlikte henüz standardizasyon aşamalarının tamamlanmadığını fakat ilgili sürecin tamamlanmasıyla güneş panellerinde yeri bir dönemin başlayacağını da sözlerine ekledi.