Su, Gelecekteki Güneş Hücrelerini Nasıl Geri Dönüştürülebilir Hale Getirebilir?

Güneş enerjisi, son yıllarda büyük bir gelişim gösterdi. Panel fiyatlarındaki hızlı düşüş ve dünya çapında güneş enerjisi pazarının her yıl yaklaşık %24 oranında büyümesi, bu alanda kaydedilen ilerlemeyi gözler önüne seriyor. Ayrıca, Başbakan yönetiminin karşıt söylemlerine rağmen, güneş enerjisi sektörünün büyümesi devam ediyor. 2028 yılı itibarıyla, Solar Energy Industries Association (Güneş Enerjisi Endüstrileri Derneği) küresel güneş enerjisi pazarının üç katına çıkacağını öngörüyor. Bu büyümenin önemli bir kısmı, geleneksel silikon bazlı hücrelere kıyasla çok daha verimli olan yeni nesil perovskit malzeme ile üretilen güneş hücrelerinin yaygınlaşmasına dayanacak. Ancak bu alanda bir sorun var: Perovskit hücreler, geri dönüştürülmesi oldukça zor olan bir yapıya sahip. Bu zorluk, güneş hücrelerinin yapımında kullanılan zor temin edilen kritik minerallerin fazla miktarda kullanılmasını gerektirdiği için çevresel sorunları da beraberinde getirebilir.

Bir grup araştırmacı, bu sorunu çözebilecek bir yöntem geliştirdi. Araştırmacılar, perovskit güneş hücrelerini, yaşam döngülerinin sonunda sadece su çözücü kullanarak geri dönüştürmeyi başardılar. Üretilen geri dönüştürülmüş malzemeyle yapılan yeni güneş hücrelerinin verimliliği, ilk hücreler ile aynı seviyeye ulaştı. Bu yenilikçi geri dönüşüm yöntemi, çevreye zarar vermeyen kimyasallar kullanarak tamamen geri dönüştürülebilen ve enerji verimliliğini koruyan güneş hücrelerinin üretimini mümkün kılabilir. Ayrıca, bu teknolojinin ölçeklenmesiyle güneş enerjisi fiyatlarının uzun vadede daha da düşmesi bekleniyor.

Araştırmacı, geliştirdikleri geri dönüşüm tekniğiyle ilgili olarak, “Her şeyi geri dönüştürebiliyoruz—camları, elektrotları, perovskit katmanlarını ve yük taşıma katmanını,” dedi. Araştırmalarının sonuçları bu hafta Nature dergisinde yayımlandı.

Zehirli Kimyasallar Yerine Su ile Geri Dönüşüm

Perovskit güneş panelleri, yüksek enerji verimliliği ve düşük üretim maliyeti ile dikkat çeken bir malzeme ailesinden üretiliyor. Bu tür hücreler, geleneksel silikon bazlı hücrelere kıyasla %25’e kadar daha fazla güneş enerjisini elektriğe dönüştürebiliyor. Ancak perovskit güneş hücrelerinin geri dönüşümü genellikle dimetilformamid (DMF) gibi kimyasal çözücülerle yapılıyor. DMF, özellikle boya çözücülerinde bulunan ve çevreye zararlı olabilen bir kimyasaldır. Bu yaklaşımın çevreye potansiyel zararlar verdiğini belirten araştırmacılar, alternatif bir yöntem geliştirmek için çalıştılar.

Araştırmacılar, toksik olmayan su bazlı bir çözücü kullanmayı tercih etti. Bu çözücünün içinde sodyum asetat, sodyum iyodür ve hipofosforik asit gibi maddeler bulunuyor. Sodyum asetat, güneş hücresinin bileşenlerini parçalarken, sodyum iyodür, ayrılan perovskit kristallerinin yeniden şekillendirilmesini sağlıyor. Hipofosforik asit ise çözeltinin zamanla stabil kalmasını sağlıyor. Bu su bazlı çözücü, yaklaşık 80°C’ye kadar ısıtıldıktan sonra, perovskit hücresinin parçalanmasına yardımcı olmak için kullanıldı. Ardından, bu geri dönüştürülmüş malzeme bir santrifüjle ayrıldı.

Bu işlem sonrası, geri dönüştürülmüş malzeme kullanılarak yeni bir güneş hücresi üretildi. Ve en önemlisi, bu yeni hücre, ilk orijinal hücre ile aynı enerji verimliliğine sahipti. Araştırmacılar, bu işlemi birkaç kez tekrarladılar ve her seferinde yeni hücrelerin enerji verimliliğinde bir azalma gözlemediler. Bu bulgular, geliştirilen su çözücü yönteminin, perovskit bazlı güneş hücrelerinin ömrünü çok daha uzun hale getirebileceğini gösteriyor. Ayrıca, bu yöntemle yapılan geri dönüşüm, geleneksel şekilde çöpe atılan güneş panellerine kıyasla kaynak tüketimini %96,6 oranında azaltabiliyor.

Endüstriyel Ölçekte Su ile Geri Dönüşümün Geleceği

Su bazlı bu geri dönüşüm tekniği, henüz büyük ölçekli endüstriyel üretimde nasıl çalışacağı konusunda kesin bir bilgi olmasa da, bu yaklaşım, güneş enerjisinin geleceği için büyük bir umut vaat ediyor. Bu bulgular, dünyadaki artan elektrik talebine, özellikle enerji tüketimi yüksek yapay zeka veri merkezlerinin etkisiyle, hızlıca karşılık verilmesi gerektiği bir dönemde geldi. Çoğu talep hala fosil yakıtlarla karşılanacak olsa da, geri dönüştürülebilir güneş hücreleri, güneş enerjisinin maliyetlerini düşürerek, bu enerjinin daha cazip hale gelmesini sağlayabilir.

Bu tür gelişmeler, güneş enerjisinin daha sürdürülebilir ve çevre dostu bir hale gelmesi açısından büyük bir adım olarak değerlendiriliyor.