Güneş enerjisi teknolojileri alanında adeta devrim niteliğinde bir çalışmaya imza atan Çinli bilim insanları, güneş ışığının geliş açısına bağlı güç kaybını ortadan kaldıran güneş paneli tasarımını geliştirdi. Mevcut düz güneş panellerinin elektrik üretmedeki en büyük sorunu olan güneş ışığının geliş açısı nedeniyle oluşan güç kaybı artık söz konusu olmayacak. Çünkü yarı küresel güneş hücresi sayesinde bu sorun çözülmüş görünüyor.
Açıdan bağımsız performans elde edildi
Günümüzde mevcut düz güneş panelleri gün içerisinde güneşin açısı değiştikçe önemli oranda optik kayıp yaşadığı için üretilen güç dalgalanıyor. Bilim insanları tarafından geliştirilen dokulu ve yuvarlatılmış konik yarı küresel tasarım ise Mie rezonansı sayesinde ışığı hapsederek açıdan bağımsız bir emilim sağlıyor.
Çalışmalarda 5 farklı mimari analiz edildi
Araştırmacılar tasarımı değerlendirmek için 5 farklı hücre mimarisini modelledi. Her cihaz indiyum kalay oksit elektrot, fenil-C61-bütirik asit metil ester elektron taşıma katmanı, metilamonyum kurşun iyodür perovskit soğurucu, nikel oksit delik taşıma katmanı ve gümüş arka elektrottan oluşuyor.
Lumerical yazılımını kullanarak 5 mimariyi analiz eden araştırmacılar 300 nm ile 800 nm arasındaki dalga boylarında ve 0 derece ile 50 derece arasındaki geliş açılarında inceledi. Gerçekleştirilen simülasyonlarda farklı aydınlatma açıları altında akım gerilim özellikleri, güç dönüşüm verimliliği ve maksimum güç çıkışı hesaplandı.
0 derece ile 50 derece arasındaki geliş açılarında dokulu yuvarlak konik hücre ortalama 25.47 mA/cm² kısa devre akım yoğunluğuna ulaştı. Pürüzsüz yarım küre hücre 24.03 mA/cm² ve düzlemsel cihaz 22.52 mA/cm² değerine ulaştı. Dokulu hücre ayrıca 28.25 mW/cm² ortalama maksimum güç çıkışı ve %95'i aşan ışık soğurması elde etti.
Güneş takip sistemine alternatif olacak
Bu buluş, güneş takip sistemlerine ihtiyaç duyulmadan sabit panellerle gün boyu yüksek verimli elektrik üretmenin önünü açacak.