Güneş hücrelerinin zayıf bir noktası var: güneş ne kadar güçlüyse hücreler o kadar ısınır ve sıcak hücreler verimini kaybeder. AB destekli NANOSPLIT projesi bunun etrafından dolanmanın bir yolunu buldu: çinko oksit levhalarından ve altın nanoparçacıklardan oluşan, akıllı ışık filtresi gibi çalışan hibrit nanosıvılar. Güneş ışığının bir kısmı elektriğe dönüşürken geri kalanı sıcak su ya da ortam ısıtması için yararlı ısıya dönüşüyor – sonunda da enerjiyi kendin nasıl kullandığını görebilirsin.
AB destekli NANOSPLIT projesi, yoğunlaştırılmış fotovoltaik-termal (PV-T) sistemleri geliştirmek amacıyla 2021 yılında başladı. Bu hibrit tasarımlar aynı anda hem elektrik hem de yüksek sıcaklıkta ısı üretir.
Mercekler ya da aynalarla güneş ışığı küçük bir güneş hücresi alanına yoğunlaştırılır; bu sırada ortaya çıkan fazla ısı boşa gitmek yerine toplanır.
Geleneksel PV-T sistemlerinin zayıf bir noktası vardır. Güneş radyasyonu yoğunluğu yüksek olduğunda sıcaklıklar da yükselir – sıcak fotovoltaik hücreler ise verim kaybeder.
NANOSPLIT bu soruna nanosıvı temelli tayf ayırıcılar geliştirerek çözüm getirdi. Bunlar gelen güneş ışığını süzer: en yararlı dalga boylarını güneş hücrelerine yönlendirir, kullanılmayan ve ısı üreten dalga boylarını ise emer. Bu ısı daha sonra evsel sıcak su ya da ortam ısıtması gibi termal uygulamalarda kullanılabilir.
Projenin çığır açan yanı, çinko oksit levhalarından ve altın nanoparçacıklardan oluşan hibrit nanosıvılarda yatıyor. Bunlar birlikte akıllı ışık filtreleri gibi çalışır.
Filtrenin içinde güneş ışığı iki yola ayrılır:
Kısacası, güneş tayfının her bölümü hücrelerde istenmeyen ısı olarak kaybolmak yerine en yararlı olduğu yere gider.
Ekip bulgularını Yunanistan’ın Rodos kentinde düzenlenen ECOS 2024 konferansında sundu. Sonuçları uluslararası bir toplantıda paylaşmak, her yeni enerji teknolojisi için önemli bir adımdır; çünkü fikri benzer sorunlar üzerinde çalışan diğer uzmanların önüne koyar.
NANOSPLIT 2023’te tamamlandı, ama hikâye orada bitmedi. Ekip, daha ileri geliştirme için Avrupalı ve Hintli ortaklarla iş birliği yapıyor.
Araştırma kollarından biri, belirli ışık dalga boylarına “ayarlanabilen” karbon nokta nanosıvılarına odaklanıyor. Aynı zamanda Imperial College London’ın bir yan kuruluşu (spin-out) olan Solar Flow, daha yüksek sıcaklıktaki endüstriyel ısı uygulamalarını inceliyor.
Bu, bir araştırma projesinin aynı anda birkaç yeni yöne nasıl açılabileceğini gösteriyor: laboratuvarda yeni malzemeler ve endüstriyel kullanımlara bakan bir şirket.
Imperial College London’daki proje koordinatörü Christos Markides sonucu şöyle özetliyor: “NANOSPLIT, gelişmiş optik ve termal yönetim çözümlerinin yeni nesil güneş teknolojilerinin kilidini nasıl açtığını başarıyla gösterdi.”
Fizik, malzeme bilimi ya da enerji mühendisliği öğrencileri için NANOSPLIT, optik, kimya ve termodinamiğin tek bir cihazda nasıl bir araya geldiğinin iyi bir örneğidir.
Hibrit PV-T sistemleri, toplam verimleri daha yüksek olduğu için tek başına çalışan fotovoltaik ya da güneş ısıl sistemlerinden zaten daha iyi performans gösteriyor. NANOSPLIT, tayfı ayırarak bu avantajı daha da ileri taşıdı: güneş tayfının tamamından yararlanırken hücreleri daha düşük sıcaklıkta tutuyor.
NANOSPLIT, yoğunlaştırılmış PV-T sistemlerinin ana zayıflığının, yani güneş hücrelerinin aşırı ısınmasının etrafından dolanmanın bir yolunu buldu. Çinko oksit levhalarından ve altın nanoparçacıklardan oluşan hibrit nanosıvıları güneş ışığını ayırıyor; görünür ve yakın kızılötesi ışığı hücrelere, morötesi ve kızılötesi dalga boylarını ise termal bileşenlere gönderiyor. Proje 2023’te sona erdi; karbon nokta nanosıvıları ve endüstriyel ısı uygulamaları üzerindeki çalışmalar sürüyor.
5 soru · bir dakika
English
Čeština
Deutsch
Español
Français
Magyar
Italiano
Polski
Português
Русский
Slovenčina
Türkçe
Українська
العربية
中文