Güneş Panelleri ve Nanoteknoloji

Güneş ışığı, foton denilen küçük enerji paketlerinden oluşur. Her dakika güneşten gelen fotonlar dünyanın bir yıllık enerji tüketimini karşılayacak enerjiyi dünyamıza ulaştırırlar. Güneş enerjisini kullanarak elektrik üretmek için güneş panelleri, yani fotovoltaik paneller kullanılır.

Güneş panelleri, birçok solar hücreden oluşur. Bu hücreler dünyamızda çokça bulunan ve slikon denilen elementlerden yapılır. Herbir hücre, pillerde de olduğu gibi, elektrik akımı oluşturmak için bir pozitif ve bir negatif katmandan meydana gelir.

6-30 (100Watt) panellik bir sistem, bir evin tüm elektrik ihtiyacını karşılayabilir. Endüstri uygulamaları veya elektrik santralleri için binlerce güneş panelinin kullanıldığı büyük sistemler kurulmaktadır. Bir güneş hücresinin performansı, verimi dahilinde ölçülür.

Güneş pilleri, fotovoltaik etki denilen bir yöntemle elektrik enerjisi üretirler. Güneşten gelen fotonlar güneş panelinin üzerindeki hücreler tarafından çekildiklerinde, ortaya çıkan enerji elektronların özgürce hareket etmelerini sağlar.

Elektronlar panelin alt kış hücreleri bir araya getirip birçok farklı alanda kullanmak ve enerji üretmek mümkündür. Kullanılan panelin boyutu yapılacak işe göre değişir fakat işleyiş yöntemi aynıdır.

Nanoteknoloji ile daha verimli güneş panelleri yapılabilir mi?

Güneş panellerinde nanoteknolojiden 2 şekilde yararlanılır:

Güneş panellerinin nano malzeme ile kaplanması.
Fotovoltaik hücrelerin nano boyutlarda üretilerek güneş panellerinde kullanımı.

Nanoteknoloji ile verimi arttırmak için şu çalışmalarda yapılmaktadır:

Altın Kaplı Güneş Panelleri

Organik güneş pillerinin üstündeki camın, ışığa karşı saydam ve elektriği iyi geçiren bir madde ile kaplanması gerekir. Şimdiye kadar bu amaçla kullanılan madde indiyum kalay oksit idi. Ancak bu madde gerek üretiminin zor olması, gerekse kısa sürede bozulması açısından sorunluydu. Ayrıca, indiyum ender bir element olarak bulunması zor ve maliyetli idi. Buna alternatif olarak ince bir metal tabaka konabileceği bilinse de pratikte böyle bir üretim gerçekleşmedi .

Warwick üniversitesi, Dr. Ross Hatton ve Profesör Tim Jones, cam üstüne çok ince yapıda altın film kaplamayı başardılar. Geliştirilen bu yöntem aynı zamanda kaplama üzerinde küçük yuvarlak deliklerin oluşumuna da imkan sağlayacak ve bu sayede optik özelliklerde iyileşme görülecek. Kaplama kalınlığı 8 nanometre, bu da demek oluyor ki 1 metrekare kaplamada kullanılacak altın miktarı, bir gramın altıda biri kadar.

Süper Işık Emici Siyah Malzeme

Amerikan Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi (NASA), kızılötesi, ultraviyole ve normal ışığı yüzde 99 oranında emen nanomalzeme geliştirdi. NASA’ dan yapılan bu açıklamada, geliştirilen malzemenin uzay teknolojisinde kullanılabileceği ifade edildi. Süper ışık emici siyah malzeme, insan saç telinin 10 binde biri kalınlığındaki karbon çubukçuklardan meydana geliyor. Bu çubukçuklar arasındaki mini boşluklar, ışığı emiyor. NASA, benzer materyallerin daha önce geliştirildiğini, ancak bunların sadece normal ışık ile ultraviyole ışınlarını emdiğini belirtti.