Ünlü mucit Thomas Edison bir keresinde “Güneş parladığı sürece insanlar bolca enerji elde edecek” demişti. Güneş’ten güç toplama fikrini düşünen ilk ünlü düşünür o değildi. Mucitler, yüzlerce yıldır Güneş’ten enerji toplamanın yollarını arıyor ve bu yolları mükemmel hale getirmeye çalışıyor.
Güneş ışığını doğrudan enerjiye dönüştüren fotovoltaik hücrelerle ise harika bir iş çıkarıyorlar. Fakat tüm bu araştırmalara, tarihe ve bilime rağmen, Güneş enerjisini toplama ve kullanmada bazı sınırlar var. Enerji sadece gündüz vakti üretilebiliyor.
Houston Üniversitesinde çalışan bir profesör ise bu tarihi arayışı devam ettirerek, tüm mevcut teknolojilerin verimlilik rekorunu kıran yeni bir enerji toplama sistemi keşfettiğini aktarıyor. Üstelik sistem, 7/24 güneş enerjisi kullanmanın da yolunu açıyor.
Makine mühendisliği yardımcı profesörü Bo Zhao ve doktora öğrencisi Sina Jafari Ghalekohneh, Physical Review Applied bülteninde yayımladıkları makalede “Geliştirdiğimiz mimariyle beraber, güneş enerjisi toplama verimliliği termodinamik sınıra kadar iyileştirilebilir” diyor. Bu termodinamik sınır, güneş ışığının elektriğe çevrilmesinde teorik açıdan mutlak en yüksek çevrim verimliliğini temsil ediyor.
Geleneksel güneş termofotovoltaiklerinde (STPV), güneş ışığının daha verimli toplanması için ara bir katmandan faydalanılıyor. Bu ara katmanın ön tarafı (Güneş’e bakan kısmı), Güneş’ten gelen tüm fotonların emilmesi için tasarlanmış. Güneş enerjisi, bu şekilde orta katmanda ısıl enerjiye dönüştürülüyor ve orta katmanın sıcaklığı yükseliyor.
Fakat STPV’lerin uzun süredir kara cisim sınırı (%85,4) biçiminde anlaşılan termodinamik verimlilik sınırı, güneş enerjisinin toplanmasında nihai verimlilik sınırı olan Landsberg sınırının (%93,3) oldukça altında bulunuyor.
“Bu çalışmada, orta katmanda Güneş’e doğru gerçekleşen ve kaçınılmaz olan arka yayılım kaynaklı verimlilik kaybının, sistemin karşılıklı olmasından kaynaklandığını gösteriyoruz” diyor Zhao. “Karşılıklı olmayan ve karşılıksız ışınımsal özelliklere sahip bir orta katman kullanan STPV sistemlerini öneriyoruz. Bu gibi karşılıklı olmayan bir orta katman, Güneş’e bakan arka yayılımı önemli ölçüde baskılayabilir ve hücreye daha fazla foton akışı yönlendirebilir.
“Böyle bir iyileştirme sayesinde, karşılıklı olmayan bu STPV sisteminin Landsberg sınırına ulaşabileceğini ve tek birleşmeli fotovoltaik hücreler barındıran pratik STPV sistemlerinde de önemli bir verimlilik kazanımı gerçekleşebileceğini gösteriyoruz.”
Yazar: Laurie Fickman/Houston Üniversitesi. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
