Bilim İnsanları Güneş Hücrelerini Geliştirmek İçin Kırmızı Soğan Kullandı Ve Bu Güneş Enerjisini Daha Sürdürülebilir Hale Getirebilir

Bilim insanlarına göre kırmızı soğan boyası, güneş pilleri için UV korumasını artırmak için gereken eksik bileşen olabilir.

Güneş pilleri tipik olarak, UV kaynaklı bozulmayı önlemek için petrol bazlı bir filmle kaplanır. Bu filmler, polivinil florür (PVF) ve polietilen tereftalat (PET) gibi petrol türevli malzemeler içerir.

Daha sürdürülebilir ve biyolojik temelli malzemelerden üretilmiş filmlerin benimsenmesini sağlamak için yapılan çalışmalarda, nanoselüloz öne çıkan bir aday haline geldi. Nanoselüloz, bitki bazlı malzemelerden elde edilir ve selülozun nanoskopik liflere ayrıştırılmasıyla üretilir.

Yeni çalışmanın arkasındaki araştırmacılar, nanoselüloz ile kırmızı soğan kabuğu özünden elde edilen bir boyayı birleştirmenin “son derece etkili UV koruması” sağladığını keşfetti. Ekip, bulgularını 24 Şubat’ta ACS Applied Optical Materials dergisinde yayımladı.

Çalışmada, bu malzemeden yapılan koruyucu bir filmin 400 nanometreye kadar olan dalga boylarında UV ışınlarının %99,9’unu ortadan kaldırdığı belirtildi. Dikkat çekici bir şekilde, bu filtre şu anda piyasada bulunan ticari PET bazlı bir UV filtresinden daha iyi performans gösterdi.

Bu durum, “koruyucu malzemenin biyolojik bazlı olması gereken uygulamalar için umut verici bir seçenek” sunuyor, diye belirtti Finlandiya Turku Üniversitesi’nden doktora araştırmacısı Rustem Nizamov.

 

Hayati Dengeler

Çalışmada araştırmacılar, nanoselüloz liflerinden üretilmiş dört farklı koruyucu filmin dayanıklılığını karşılaştırdı. Bunlar, sırasıyla kırmızı soğan özü, lignin (bazı bitki hücrelerinin duvarlarında bulunan bir polimer) ve demir iyonları ile işlenmişti.

Hepsi UV ışınlarına karşı yeterli koruma sağlasa da en etkili seçenek kırmızı soğan boyası oldu.

Güneş pilleri kritik bir dengeyle karşı karşıya: 400 nm altındaki UV ışınları zararlı, ancak görünür ışığın (700–1200 nm dalga boyları) iletimi, hücrenin radyasyonu elektriğe dönüştürmesi için hayati önem taşıyor.

Bu nedenle hem güneş pilini koruyan hem de enerji emilimini kolaylaştıran bir malzemenin geliştirilmesi kilit noktadır. Örneğin, lignin koyu kahverengi renge sahip olduğu için “şeffaf filmlerde kullanımını sınırlıyor.”

Araştırmacılar şu ifadeyi ekledi:

“Bu lignin içeren filmlerin geçirgenliği genellikle 400–600 nm arasında %50, 600 nm üzerinde ise en fazla %85’tir.”

Buna karşılık, kırmızı soğan boyasıyla işlenmiş nanoselüloz film, uzun dalga boylarında (650–1100 nm) %80’in üzerinde ışık geçirgenliği sağladı ve uzun test süresi boyunca performansını korudu.

Bu test süresi, filtrelerin dayanıklılığını ve performansını ölçmek için 1.000 saat boyunca yapay ışık altında tutulmasını içeriyordu — bu da Orta Avrupa ikliminde yaklaşık bir yıllık güneş ışığına denk geliyor. Nizamov, bu inceleme süresinin “UV filtreleri için uzun vadeli testlerin önemini vurguladığını” söyledi.

“Diğer biyolojik bazlı filtrelerin UV koruması ve ışık geçirgenliği zamanla önemli ölçüde değişti. Örneğin, demir iyonlarıyla işlenmiş filmler başlangıçta iyi geçirgenlik sağlarken, yaşlanmadan sonra bu azaldı,” diye ekledi.

Nizamov, bu çalışmanın özellikle perovskit ve organik fotovoltaikler olmak üzere çok çeşitli güneş pilleri için ve ayrıca biyolojik bazlı filtrelerin gerekli olduğu diğer endüstriler için geniş kapsamlı etkileri olduğunu belirtti.

Buna örnek olarak, gıda ambalajları verilebilir. Buralarda biyolojik olarak parçalanabilir güneş pilleri, steril ortamlarda kullanılan sensörler için güç kaynağı olarak kullanılabilir.

Bu yazı LIVESCIENCE’ de yayınlanmıştır.