Yağmur Damlasından Elektrik Üreten Perovskit Güneş Paneli Teknolojisi Geliştirildi

İspanya’daki araştırmacılar güneş enerjisi üretimine yeni bir yaklaşım getiren hibrit bir enerji sistemi geliştirdi. Araştırma ekibi geliştirdiği yeni nesil perovskit güneş paneli sayesinde yalnızca güneş ışığından değil yağmur damlalarının çarpma enerjisinden de elektrik üretmeyi başardı. Araştırmacılar laboratuvar testlerinde tek bir yağmur damlasının yüzeye çarpmasıyla 110 volta kadar açık devre gerilimi oluşabildiğini gözlemledi.

İspanyol Araştırmacılar Yağmurun Enerjisini Elektriğe Dönüştüren Bir Sistem Geliştirdi

İspanya’da faaliyet gösteren Sevilla Malzeme Bilimi Enstitüsü bünyesindeki araştırmacılar geliştirdikleri hibrit panelde güneş enerjisi ile damla temelli elektrik üretimini aynı sistemde birleştirdi. Araştırmacılar geliştirdikleri sistemde yüksek verimli bir perovskit güneş hücresinin üzerine yalnızca 100 nanometre kalınlığında özel bir koruyucu kaplama yerleştirdi.

Araştırmacılar söz konusu ince filmi teflon benzeri florlu polimer yapıda tasarladı. Araştırma ekibi bu kaplama sayesinde panelin yüzeyinde oluşan sürtünme etkisinden elektrik elde edilmesini sağladı. Araştırma ekibi aynı kaplamanın perovskit hücreleri nemin zararlı etkilerine karşı koruduğunu belirtti.

Araştırma ekibi hibrit panelde triboelektrik etki adı verilen fiziksel prensibi kullandı. Triboelektrik etki iki farklı yüzeyin temas edip ayrılması sırasında elektriksel yük farkı oluşmasıyla ortaya çıkıyor. Yağmur damlası özel olarak işlenen yüzeye çarptığında damla yüzey boyunca kayarak sürtünme oluşturuyor. Bu temas sırasında yüzeyde yük ayrışması gerçekleşiyor. Damla yüzeyde pozitif iyon bırakırken panel yüzeyi negatif yük kazanıyor. Araştırmacılar oluşan potansiyel farkı devre üzerinden toplayarak elektrik enerjisine dönüştürüyor.

Araştırma ekibi kaplama katmanını Plazma Destekli Kimyasal Buhar Biriktirme yöntemiyle hücre üzerine doğrudan büyüttü. Araştırma ekibi kaplama işlemini oda sıcaklığında gerçekleştirdi. Araştırmacılar bu yöntemin perovskit hücrelerin hassas yapısını koruduğunu belirtti.

Araştırma ekibi geliştirdiği 100 nanometrelik kaplamanın üç farklı işlev üstlendiğini açıkladı. Kaplama ilk olarak hücre yüzeyinde hidrofobik bir koruma sağlıyor. Kaplama su temas açısını 110 derece seviyesine çıkararak panelin neme dayanıklılığını yaklaşık iki kat artırıyor.

Kaplama ikinci olarak optik performansı iyileştiriyor. Kaplama ışık yansımasını azaltarak güneş ışığının hücreye daha verimli ulaşmasını sağlıyor. Araştırmacılar kaplamanın ışık geçirgenliğini yüzde 90 seviyesinin üzerine çıkardığını belirtti. Kaplama üçüncü olarak damla temelli triboelektrik nanogeneratör görevi görüyor. Araştırmacılar yağmur damlasının yüzeye çarpması sırasında oluşan yük farkını elektrik enerjisine dönüştürüyor.

Araştırma ekibi laboratuvar ortamında yaptığı testlerde dikkat çekici sonuçlar elde etti. Araştırmacılar optimize edilen kaplamanın tek bir yağmur damlası çarpması sırasında 110 volta kadar açık devre gerilimi üretebildiğini belirtti.

Araştırmacılar sistemin toplam güç yoğunluğunu santimetrekare başına yaklaşık 4 miliwatt olarak ölçtü. Araştırmacılar bu değerin büyük ölçekli enerji üretimi için sınırlı olduğunu ifade etti. Araştırmacılar sistemin düşük enerji tüketimli elektronik cihazlar için yeterli olabileceğini değerlendirdi.

Araştırma ekibi hibrit panel için kendi kendini şarj edebilen bir prototip de geliştirdi. Araştırmacılar geliştirdikleri sistemde bir gerilim yükseltici devre kullandı. Araştırma ekibi güneş ışığı altında kırmızı LED dizisinin sürekli çalıştığını gözlemledi. Araştırma ekibi her yağmur damlası çarpışında yeşil LED ışıklarının yanıp söndüğünü kaydetti.

Araştırmacılar geliştirdikleri teknolojinin büyük güneş santrallerinin yerini almayı hedeflemediğini belirtti. Araştırmacılar yeni hibrit panelin özellikle düşük güç tüketimli sistemler için uygun bir çözüm sunduğunu ifade etti.

Araştırmacılar yeni teknolojinin özellikle IoT sensörleri için önemli avantaj sağlayabileceğini düşünüyor. Araştırma ekibi köprü izleme sensörleri, tarım sensörleri, akıllı şehir altyapıları ve uzak bölgelerdeki ölçüm cihazları için bu teknolojinin uygun olabileceğini belirtti.

Araştırmacılar yağmur damlalarının kinetik enerjisinden elde edilen mikro enerji akışlarının pil gereksinimini azaltabileceğini ifade etti. Araştırma ekibi bu yaklaşımın dağıtık enerji sistemlerinde daha otonom cihazların geliştirilmesine katkı sağlayabileceğini değerlendiriyor.