Türk bilim insanları silisyum tabanlı yerli esnek güneş hücresi üretti

Öğretim üyeleri Doç. Dr. Mustafa Kulakcı ve Prof. Dr. Uğur Serincan, TÜBİTAK 1003 Öncelikli Alanlar Ar-Ge Projeleri Destekleme Programı kapsamında 2018'de "Silisyum Alttaş Kullanarak Yüksek Verimli Esnek İnce Film Galyum Arsenik Güneş Hücrelerinin Büyütülmesi, Fabrikasyonu ve Karakterizasyonu" başlıklı proje için destek aldı.

Yaklaşık 3 yıllık çalışma sonunda, normalde galyum arsenik alttaş (taban malzeme) üzerinde üretilen III-V grubu esnek ince film güneş hücrelerini silisyum alttaşlar üzerinden geliştiren Türk bilim insanları, ESTÜ Nanoboyut Araştırma Laboratuvarı'nda yerli tasarladıkları projeyle Milli Uzay Programı'na katkı sunmayı hedefliyor.

Patent de alan Kulakcı ve Serincan, çalışmayla Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı, Türk Patent ve Marka Kurumu, Uluslararası Buluşçular Birliği Federasyonu (IFIA), Dünya Fikri Mülkiyet Teşkilatı (WIPO), Avrupa Patent Ofisi (EPO) ve Türkiye Teknoloji Takımı Vakfının destekleriyle geçen ay İstanbul'da gerçekleştirilen 6. İstanbul Uluslararası Buluş Fuarı ISIF'21'de de altın madalyanın sahibi oldu.

Projenin yürütücüsü Fizik Bölümü Öğretim Üyesi Doç. Dr. Mustafa Kulakcı, AA muhabirine, uydularda, hava ve uzay araçlarında, askeri taşıtlarda pahalı olmasına rağmen galyum arsenik tabanlı III-V grubu esnek güneş hücrelerinin kullanıldığını söyledi.

Kulakcı, Prof. Dr. Serincan ile oluşturdukları projeye ilişkin şu bilgileri verdi:

"Esnek güneş hücresi üretiminde pahalı galyum arsenik yerine çok ucuz ve alttaş teknolojisi çok daha gelişmiş silisyumu kullandık. Galyum arsenik, silisyumla karşılaştırdığınızda çok pahalı bir malzeme. Proje kapsamında silisyum üzerinden kaldırarak ürettiğimiz esnek ince güneş hücreleri, galyum arsenik tabandan kaldırdığımızla neredeyse birbiriyle karşılaştırılabilir seviyede performans gösterdi. Gerçekleştirdiğimiz çalışmalarla III-V grubu fotovoltaik teknolojileri alanında büyük ölçek üretim için maliyet etkin yeni bir kulvar açtığımıza inanıyoruz. Galyum arsenik tabanlı ince film esnek hücreler gelecekte çok önemli bir teknoloji olacak. Hücre teknolojisine bağlı olarak III-V grubu güneş hücresinin üretim maliyetinin yaklaşık yüzde 85-90'ı alttaştan geliyor."

"HEM HAFİF HEM DE ESNEK, RULO GİBİ AÇILIP KATLANABİLİYOR"

Kulakcı, yeryüzündeki güneş hücresi uygulamalarında galyum arsenik (GaAs) tabanlıların çok pahalı olduğunu, yeryüzü uygulamalarında çok büyük oranda daha az maliyetli silisyum hücrelerin kullanıldığını bildirdi.

Projelerinde uydu, uzay, havacılık ve askeri teknoloji sistemlerinde kullanılmak üzere galyum arsenik esnek ince film güneş hücresini ucuz maliyetli silisyum üzerinden ürettiklerini anlatan Kulakcı, şöyle devam etti:

"İki alttaş arasındaki maliyet büyüklüğe göre değişmekle birlikte 10 kattan yüzlerce kata kadar çıkabiliyor. Galyum kaynağı çok sınırlıdır. Fotovoltaik (güneş panelleri ve hücreleriyle elektrik üretme) sektörü, optoelektronik (ışık enerjisi ile elektrik enerjisinin birbirine dönüşümünü inceleyen bilim dalı) sektörü ve telekomünikasyon sektörü sınırlı galyum arsenik kaynağını paylaşmak zorundadır. O da fiyatları artırıyor. Bu kısır döngüye çözüm bulmak için oldukça kritik olan bu hücre teknolojisini çok daha ucuz olan silisyum üzerinden ürettik. Pahalı bir teknolojiyi daha ucuza üretmenin yolunu açmış olduk.

III-V grubu esnek ince film hücreler, alttaş tabanlı konvansiyonel hücrelere göre çok daha fonksiyoneldirler. Hem hafif hem de esnek, rulo gibi açılıp katlanabiliyor. Sıcaklık ve radyasyon toleransı ince olmasından dolayı alttaş tabanlı muadillerine göre çok daha fazla. Verimliliği de çok fazla. Normalde galyum arsenik alttaşlar üzerinden üretilen bu esnek ince film hücrelerin üretimini silisyum üzerinden ilk kez gerçekleştirdik. Türkiye'deki patentleme süreci tamamlandı. Yurt dışı patentini de almak üzereyiz."

Kulakcı, projeyi bir adım daha ileri götürmek için iyileştirme süreçlerinin devam ettiğini aktardı.

"BUNLAR KRİTİK TEKNOLOJİLER"

Çalışmada yer alan Prof. Dr. Uğur Serincan ise Milli Uzay Programı'nın Türk bilim insanları için önemine değinerek, projeleriyle bu çalışmalara destek verebileceklerini belirtti.

Enerjinin dünyanın en önemli değerlerinden olduğuna işaret eden Serincan, şunları kaydetti:

"Galyum arsenik tabanlı III-V grubu esnek ince film hücreleri üretebilmek ve bir taraftan da maliyeti azaltmak çok önemli. Bunlar kritik teknolojiler çünkü hem sivil hem de askeri uygulamaları bulunuyor. Maliyetini azaltıp üretilen miktarı artırdığınızda sivil alandaki uygulamaları da genişleyebiliyor. III-V grubu esnek ince film güneş hücreleri, yüksek maliyeti ve sınırlı üretimleri nedeniyle uydu, havacılık ya da askeri alanlarda kullanılıyor. Biz bu hücrelerin hem ucuz hem daha büyük ölçekte üretiminin hem de yerli olmasının yolunu açtık. Maliyeti aşağı çekerek, mevcut silisyum teknolojileriyle tümleştirmek çok önemliydi. Bu kritik noktayı projemizle yakaladık. Projenin devamında farklı bir çalışmamız daha var. Silisyum üzerinden geliştirdiğimiz bu teknolojinin verimini daha da artırmak istiyoruz. Ülkemiz için çok büyük bir kazanım oldu."