Anasayfa » Sektörler » Çevre ve Enerji Teknolojileri » Boyaya Duyarlı Güneş Pilleri Nedir?

Boyaya Duyarlı Güneş Pilleri Nedir?

Son yıllarda üzerinde yapılan araştırmalarla verimlerinin artması sonucu ilgi odağı olmaya başlayan boyaya duyarlı güneş pilleri, Dye-Sensitized Solar Cells (DSSC) , hakkında her geçen gün yeni haberler duyuyoruz. Peki nedir bu boyaya duyarlı güneş pilleri?

En basit anlamda boyaya duyarlı güneş pilleri, her dalga boyundaki ışığı elektrik enerjisine çeviren üçüncü nesil foto-voltaik pillerdir.

boyaya-duyarli-günes-pilleri-nedir-2

DSSC Bileşenleri Nelerdir?

Yaygın olarak kullanılan boyaya duyarlı güneş pilleri genel olarak 5 bileşenden oluşur:

  1. Yarı-iletken (TiO2)
  2. Duyarlaştırıcı (dye)
  3. Redox Aracısı (I3-I-)
  4. Elektrot (Platinyum)
  5. Mekanik destek ( TiO2 kaplanmış FTO cam,Fluorine-doped tin oxide)

boyaya-duyarli-günes-pilleri-nedir-4

Nasıl Çalışır?

Bu pillerin kalbi sahip olduğu organik boyadır (dye).DSSC’nin sahip olduğu foto-aktif boya(dye) bir kere ışıkla duyarlı hale gelince elektrik üretebilir.

Bu boya, doğal ya da yapay ışıktan gelen fotonları yakalayarak buradan gelen enerjiyle elektronları uyarılmış hale getirir. Aslında bu boyanın görevi, yeşil bitkilerdeki fotosentezden sorumlu klorofil ’in görevinin aynısıdır, yani boyaya yapay klorofil diyebiliriz.

Daha sonra boya (dye) tarafından uyarılan elektronlar beyaz renkli sentetik bir pigment olan ve pasta şeklinde hücreye uygulanan yarı iletken Titanyum Dioksit (TiO2)’e gönderilir. TiO2 haricinde kullanılan diğer yaygın yarı iletken kimyasallar ise; galyum arsenik,silisyum, bakır oksit, indiyum ve çinko oksittir.

 

Elektronlar, nano-kristal titanyum dioksit sayesinde DSSC’ye bağlı dış bir devreye iletilir. Elektronların tekrar boyaya ulaşabilmesi için elektrot ve kimyasal elektrolitle devrenin kapanması sağlanır.

Elektronların bu hareketi sayesinde elde edilen enerjiyle, elektrikli aletlerin çalışması için gerekli enerji sağlanmış olur.

boyaya-duyarli-günes-pilleri-nedir-1

Neden DSSC?

DSSC’nin bu kadar gözde olmasının en büyük nedenlerinden biri geniş kullanım alanına sahip olmasıdır. 2011 yılında, ABD’nin en büyük teknoloji firmalarından biri olan Texas Instruments tarafından, boyaya duyarlı güneş pilleri, dünyada iç mekan foto-voltaik modülleri arasında en güçlüsü seçildi.

Boyaya duyarlı güneş pillerinin başlıca avantajlarını sayacak olursak:

  1. Düşük ışıma koşullarında çalışabilme
  2. Yüksek sıcaklıkta çalışabilme
  3. Düşük enerji ihtiyacıyla yüksek verimde çalışabilme
  4. Çevre dostu yapıya sahip olma
  5. Sürekli/yerinde üretim koşullarına uyarlanabilme
  6. Yapısal olarak sağlam ve daha hafif yapıda olmalarıdır.

Şu sıralar DSSC’nin kalbi diyebileceğimiz ‘dye’ (boya) üzerinde çalışmalar yoğunlaşarak, elektron koparma oranının arttırılmasına paralel olarak verimin arttırılması akademik araştırma çevrelerinin ilk hedefi haline gelmiştir. Organik sentez çalışmaları sayesinde gelişmiş ‘dye’ sentezleyen kimyagerler, her geçen gün güneş pillerinin verimini arttırmaya devam etmektedirler. 

Aşağıdaki animasyon şeklindeki videodan boyaya duyarlı güneş pillerinin kolay yapım aşamasını ve çalışma prensibini izleyebilirsiniz:

Kaynaklar:

“Dye Sensitized Solar Cells”, Erişim Tarihi: 19.06.2016

http://gcell.com/dye-sensitized-solar-cells

“Advantages of DSSC”, Erişim Tarihi: 19.06.2016

http://gcell.com/dye-sensitized-solar-cells/advantages-of-dscc

“Titanyum Dioksit ve Boya Esaslı Güneş Pilleri”, Erişim Tarihi: 19.06.2016

“Overview of Dye-Sensitized Solar Cells (DSSC): Key components and basic operating principle”, Erişim Tarihi: 19.06.2016

http://openwetware.org/images/8/8c/Solar_Cell_Summary_M3D4.pdf

 

 

Send this to friend