XIII. Uluslararası İzmir Tekstil ve Hazır Giyim Sempozyumu 2-5 Nisan 2014 KARBON NANOTÜP İPLİKLERLE GÜNEŞ IŞIĞINDAN ELEKTRİK ENERJİSİ ÜRETEN FOTOVOLTAİK TEKSTİLLERİN (SOLAR TEKSTİL) GELİŞTİRİLMESİ Ö.Göktepe, F. Göktepe Namık Kemal Üniversitesi, Çorlu Mühendislik Fakültesi, Tekstil Mühendisliği Bölümü, Çorlu-Tekirdağ, Türkiye goktepef@gmail.com veya fgoktepe@nku.edu.tr Günümüzde nüfus ve tüketimle sürekli artan enerji ihtiyacı dünyanın çözmesi gereken problemlerin başında gelmektedir. İnsanlık, bu sorunu, yaşadığı çevreyi yok etmeden ve sınırlı kaynakları tüketmeden çözmek zorunda olup, çok sayıda araştırmacı bu konularda çalışmaktadır. Bu çalışmaların sonucunda, içinde bulunduğumuz 21. Yüzyıl fosil yakıtların, yerini hızla yenilenebilir temiz enerji kaynaklarına devrettikleri bir çağ olacaktır. Önerilen bu çalışma, insan yaşamı için elzem iki unsuru- güneş ve tekstili- bir araya getirmek suretiyle bu sorunun çözümüne katkıda bulunmayı hedeflemektedir. Böylelikle geliştirilen fotovoltaik (solar cell) ipliklerden kendi enerjisini kendisi üreten tekstil yüzeyleri imalatı mümkün olabilecektir. Söz konusu açık ihtiyacı karşılamaya yönelik bazı girişimler yapılmakla birlikte mevcut uygulamalar katı güneş panellerinin tekstil yüzeylerine montajından öteye gidememektedir. Bu çalışmada ise eğrilebilir iletken karbon nano tüp ormanları (MWNT forest) kullanarak özel ve dikkatli bir tasarımla, ışığa duyarlı boya tekniği ile güneşten elektrik enerjisi üretebilen ve verimlilik değeri %3’ü aşan DSSC özel iplikler geliştirilmektedir (yarn solar cell). Böylelikle kendi enerjisini üreten tekstil yüzeyleri gerçek olabilecektir. Literatür incelendiğinde bu amaca yönelik çalışmaların çok yeni ve sınırlı sayıda olduğu görülmektedir. Ayrıca çoğunlukla tel vb rijit materyallerle çalışılmış olup, tekstilin ana özelliği olan dökümlülüğü verecek gerçek ipliklerle yapılmış bir çalışma bulunmamaktadır. Öte yandan elde edilen verimlilik değerleri de oldukça düşüktür. Cai ve ark. karbon elektrot esaslı ipliklerle 1.9% verimlilik değeri elde etmiş, Francis ve ark. ise elektrospun rutil lifler ile %1.76 verimliliğe ulaşmıştır. Hou ve ark. tarafından fotonat esaslı Ti tel etrafına karbon elyafı/PEDOT:PSS sarılmış elektrot ile %5.5 verimlilik değerine; Lv ve ark. tarafından yine Ti tel elektrot ve Pt karşı elektrot ile %5.05 değerine ulaşılmıştır. Yine Lv ve ark. bir başka çalışmada lif biçimli DSSClerin fotokimyasal performansları üzerine elektrolit yenilemenin etkisini incelemiştir. Nanotel DSSCler ile Law ve ark. ise %1.5, Chen ve ark. ise KNT esaslı DSSCler kullanarak %2.94 verimliliğe ulaşmıştır. Sonuç olarak KNT esaslı çalışmalarda elde edilen en yüksek verimlilik değerinin %2.94 olduğu görülmekte, bu çalışmalar gerçek solar tekstil üretimi için ciddi bir ihtiyaç ve boşluk bulunduğunu ortaya koymaktadır. Sunulan çalışma, temel olarak karbon nano tüp ipliklerin üretilmesi, kullanılacak elektrotların ön işlemlerinin yapılması, güneş hücresinin hazırlanması ve solar simülatörde test edilmesi aşamalarını kapsamaktadır. Sonuç olarak çalışmada geliştirilen söz konusu MWNT iplik esaslı fotovoltaik yapı ile ilk etapta %3.4 PCE değerine ulaşılmış olup, söz konusu değer bugüne kadar bu alanda literatürde elde edilen en yüksek verimlilik değeridir. Bunun yanında çok daha yüksek verimlilik değerine ulaşmak için gerçekleştirilen yeni tasarımlar ve sistem üzerinde yapılan iyileştirme çalışmalarına da yer verilmektedir. Anahtar Kelimeler: Esnek DSSCler, Photovoltaikler, MWNT 298 XIII. Uluslararası İzmir Tekstil ve Hazır Giyim Sempozyumu 2-5 Nisan 2014 KAYNAKLAR [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] Cai, et.al., Phys. Chem. Chem. Phys., 2012, 14, 125–130. Chen et al., Nano Let., 2012, 12, 2568−2572. Francis et.al., Energy, 2011, 36, 627-632. Hou, et.al., Journal of Power Sources, 2012, 215, 164-169. Lv et al., Phys. Chem. Chem. Phys., 2011, 13, 10076–10083. Lv et al., Int. J. of Photoenergy, 2012, Article ID 104597. Law et al., Nature Materials, 2005, Vol. 4, 455-459. 299
© Copyright 2024 Paperzz
