Boya Duyarlaştırıcılı Güneş Pilleri

Boya Duyarlaştırıcılı Güneş Pilleri
Efdal Teknikel *,1
1
Kimya AD, Fen Bilimleri Enstitüsü, Hacettepe Üniversitesi, Beytepe, 06800, Ankara, Türkiye
Gönderilme: 29/03/2014
Kabul: 06/04/2014
PACS 84.60.Jt, 88.40.jr, 81.05.Lg, 82.47.Jk, 78.30.cb, 88.40.hj, 73.40.Mr
*e-posta:
efdalt@hacettepe.edu.tr
Elektrik enerjisi bir taraftan çağdaş dünyanın temellerini
oluşturan çok önemli bir aygıt iken öte taraftan dünyanın en
önemli sorunlarından da biridir. Bugün dünya enerji üretiminin
% 80’ini sağlayan fosil yakıtlar, enerji ihtiyacı hızla artan insanlık için geçici bir kaynak olmasının yanısıra çevre için büyük
bir tehdit oluşturmaktadır. Pahalı olmasına rağmen alternatif bir
enerji kaynağı olarak umut edilegelmiş nükleer enerji ise tehlikeli
bir teknolojidir. Yenilenebilir enerji kaynakları, çevre dostu ve
tükenmez alternatifler olarak gelecekteki dünya için yeri doldurulamaz enerji kaynakları olarak görülmektedir. Güneş enerjisi ise
yenilenebilir enerji kaynakları arasında en çok umut vaadedenlerden biridir.
Elektrik üretimi için Güneş’in ısı veya ışık enerjilerinden herhangi biri kullanılabilir. Güneş ışığını elektrik enerjisine dönüştürmek için farklı teknolojilerde fotovoltaik piller kullanılmakta ve geliştirilmektedir. Bu teknolojilerden biri olan boya duyarlaştırıcılı güneş pilleri (BDGP; dye-sensitized solar cell:
DSSC) görece yeni bir teknolojidir ve üçüncü nesil fotovoltaik
pillerdendir. BDGP’lerin enerji dönüşüm verimliliği görece az
olsa da düşük maliyetlerinden dolayı performans/fiyat oranları
yüksektir. Ayrıca düşük ışık-yüksek sıcaklık koşullarında performans kaybetmemesi, görece ucuz, hafif, esnek ve basit yapılı
olması gibi avantajları, BDGP’leri diğer fotovoltaik piller için
önemli bir alternatif haline getirmektedir.
BDGP’ler geleneksel fotovoltaik pillerden farklı olarak sıvı bir
kısım içerir ve ışık absorpsiyonu için bu kısımdaki boyar organik
ve organometalik bileşikler kullanır. Elektrik akımını sağlayan
elektronlar, anota tutturulmuş yarıiletken TiO2 üzerindeki boyar
moleküllerin ışık ile uyarılması sonucu elde edilir. Organik
çözücü içinde bulunan bir redoks çifti ise katot görevini görür.
Bu çözücüler yüksek ve düşük sıcaklıklarda kararsız oldukları
için pilin işlevini kaybetmesine neden olurlar. Ayrıca insan
sağlığı ve çevre için zararlı uçucu sıvılar olmaları organik
çözücüleri BDGP’ler için ciddi bir sorun haline dönüştürür. Bu
sorunları çözmek için çeşitli yaklaşımlar üzerinden araştırmalar
yürütülmektedir.
Boya duyarlaştırıcılı güneş pilinin şematik gösterimi.
BDGP’lerin daha etkin güneş pilleri olarak kullanılabilmelerine
yönelik araştırmalarda uygun boyar moleküllerin sentezi önemli
bir çalışma alandır. Boyar moleküller olarak genellikle rutenyum
tabanlı organometalik bileşikler kullanılsa da bu pahalı ve zehirli
bileşiklerin yerini alacak organik bileşiklerin sentezi, BDGP’nin
alternatif bir güneş pili olarak kulanılabilmesi için şarttır.
Anahtar Kelimeler: Fotoelektrik dönüşüm, Organik fotovoltaik piller, Fotoelektrokimyasal piller, Organik ve organometalik maddeler,
Organik Sıvılar, Güneş pili verimi, Yarıiletken-elektrolit bağlantıları, Boyar moleküller

Download Report