Balim Güncel Güneş Enerjisi Sistemlerinde Nanoteknolojinin Kullanımı

5 ay önce Che tarafından eklendi. 0 yorum yapıldı.

Nanoteknoloji, mevcut verimlilik engellerini aşmaya ve güneş enerjisi üretimini ve depolanmasını büyük ölçüde artırmaya yardımcı olabilir. Nano ölçekte, güneş enerjisinin işlenmesini ve iletilmesini iyileştirebilecek çeşitli fiziksel süreçler oluşturulmuştur. Nanoteknolojinin güneş pillerinde uygulanması, yeni nesil yüksek performanslı ürünlerin geliştirilmesine giden yolu açmıştır. Temiz enerji seçenekleri için rekabet artarken, beklentileri genişletmek için çeşitli potansiyel yaklaşımlar tartışılmıştır. Güneş […]

Nanoteknoloji, mevcut verimlilik engellerini aşmaya ve güneş enerjisi üretimini ve depolanmasını büyük ölçüde artırmaya yardımcı olabilir. Nano ölçekte, güneş enerjisinin işlenmesini ve iletilmesini iyileştirebilecek çeşitli fiziksel süreçler oluşturulmuştur. Nanoteknolojinin güneş pillerinde uygulanması, yeni nesil yüksek performanslı ürünlerin geliştirilmesine giden yolu açmıştır. Temiz enerji seçenekleri için rekabet artarken, beklentileri genişletmek için çeşitli potansiyel yaklaşımlar tartışılmıştır. Güneş pili üretimi, çoklu nesil, spektrum modülasyonu, termo-fotoelektrik hücreler, sıcak taşıyıcı, orta bant ve diğer birçok teknik alanında yeni ilkeler araştırılmıştır. Nanopartiküllerin ve nano yapıların ışığın emilimini artırdığı gösterilmiştir.
Nanoteknoloji, 1 ila 100 nanometre arasındaki nano ölçekli malzemeleri kapsayan disiplinler arası bir araştırma, mühendislik ve geliştirme alanıdır. Bu nanometre ölçümlerinde, materyaller, eksik veya az olan yeni özellikler sergileyebilir. Bu amaçla nanoteknoloji uygulamaları fizik, kimya, biyolojik bilimler, malzeme bilimleri, elektronik ve enerji bilimleri gibi geniş bir yelpazede kanıtlanmıştır. Azalan fosil yakıt kaynakları ve bunların kullanımının çevresel sonuçları ve dünyayı ısıtan artan sera gazı emisyonları nedeniyle, yeni bir yenilenebilir, verimli ve biyo uyumlu enerji kaynağı keşfetmek bugün bilim adamları ve araştırmacıların karşı karşıya olduğu bir sorundur. Güneş Enerjisi Sistemlerinde Nanoteknolojinin Kullanımı
Güneş enerjisi, rüzgar, hidro ve gelgitler ve yakıt hücreleri ve hidrojenden gelen biyokütle gibi alternatif enerji kaynaklarına dikkat, günümüzde endüstri ve bilim topluluklarında büyük ilgi görmektedir. Dünyanın en büyük enerji kaynağı olan güneş enerjisi, yenilenebilir enerji kaynağı, ucuz ve ücretsiz emisyon olarak, enerji arzında özel bir role sahiptir. Güneş’in her saat gezegene yansıttığı güneş ışığı, dünya insanlarının bir yılda yediği tüm kaynaklardan daha fazladır. Bu enerjinin üretimi bu nedenle oldukça önemlidir. Şu anda, güneş enerjisi hasadı ihtiyacı nedeniyle, farklı ülkelerde güneş radyasyonu için doğru kapasiteye sahip çok sayıda güneş enerjisi üretim sistemi geliştirilmiştir, böylece elektriği ulusal şebekeye iletilir.
Günümüzde yaklaşık 178 GW elektrik arzı güneş enerjisi tarafından üretilmiştir. Bu kaynak, engellerin ortadan kaldırılmasıyla, inşa edilen elektrik santrallerinin güneş enerjisi potansiyelinin 2020 yılına kadar 500 GW’ın üzerine çıkması bekleniyordur. Güneş enerjisi gibi yeşil enerjilerin temelini oluşturan öz çoğunlukla yerel ve dağıtılmış olduğundan, bu nedenle küresel şebekeyi kullanmak mümkün değilse, bu tür kaynakların kullanımının merkezi çıktı yerine dağıtılmış şekilde dağıtılması mantıklıdır ve daha makul olacaktır. İran, bu enerji arzını ekvatora yaklaştırmak için güçlü bir potansiyele sahip. Bu arada İran, maden kaynaklarında yedinci sırada yer almaktadır.

Güneş Enerjisi Üretim Mekanizması

Güneş ışığı, foton adı verilen enerji paketlerinden gelen ışık sürekliliğinin (morötesi, sarı ve kırmızı) çeşitli saç uzunluklarından oluşur. Bu fotonların yoğunluğu dalga boylarına göre farklılık gösterir. Güneş Panellerinin yüzeyine maruz kaldıktan sonra güneş ışığı, güneş pilleri Güneş’in enerjisini emer ve elektriğe çevirir.

Güneş Pili Türleri

Güneş Enerjisi Sistemlerinde Nanoteknolojinin KullanımıSilikon güneş pilleri (Birinci nesil)
Birinci neslin teknolojisi, tek kristal veya çok kristal yapıya sahip 300 ila 400 mikron kalınlığa sahip silikon gofretlere dayanmaktadır. Kullanılan silikon malzemeler, yeterli miktarda elektron deliği bulmak için farklı elementlerle kirlenmiştir. Bu tür güneş pilleri, elektron boşluğu ışığı yayan elektronla kirlenmiş ve delikli silikon katmanların bir kombinasyonundan oluşur. Bu nedenle yükün dış devreye taşınmasıyla elektrik akımı oluşturulur. Bu güneş pilleri, yüksek performansları nedeniyle ticarileştirilmiştir, ancak bu grubun en büyük dezavantajları, silikon hammaddelerin işlenmesinin yüksek maliyeti ve yüksek enerji kullanımıdır.
İnce güneş pili filmi (İkinci nesil)
Adından da anlaşılacağı gibi, bu hücrelerin çalışma konseptleri, cam, metal veya polimer substratlar gibi yüzeyde biriken ince yarı iletken katmanlarına odaklanmıştır. Bu tür güneş pillerinde, her bir kaplama Güneş’in dalga boyunun bir kısmını tüketmekten sorumludur. Sonuç olarak, güneş pillerinin bu formundaki soğurma oranı azalır ve enerji transferleri iyileşir.
Boyaya duyarlı güneş pili (Üçüncü nesil)
Pigmentli bir güneş pilinin temel bileşenleri, pigmente duyarlı bir titanyum dioksit filmden (TiO 2) oluşan bir foto elektrottur. Gösterildiği gibi bu hücrelerde , fotonlar Boyaya Duyarlı Güneş Hücrelerine girerken pigment tarafından emilir ve elektronlar ve delikler üretir. Boya elektronlar TiO nanopartiküle geçirilir. TiO 2’nin nanopartikülleribu elektronun taşıyıcıları olarak hizmet eder ve sonunda elektron elektroda girer. Elektroda giren elektron tel ile zıt elektroda (indirgeme elektrodu) geçirilir ve elektrolit geri kazanım döngüsünde kullanılır. Diğer tarafta pigment boşluğu bir çözücü tarafından yeniden oluşturulur ve bir sonraki fotonu absorbe edebilir. Bu sayede dış devre üzerinde de akım oluşmuş olur.
Güneş pilleri endüstrisinde nanoteknoloji uygulanması
Genel olarak, nanoteknoloji güneş pillerinin verimliliği üzerinde çeşitli açılardan yararlı bir etkiye sahiptir. Bu tür işlevsel sonuçlar şunları içermektedir:
• Güneş ışığının emilimini ve tutulmasını artırma
• Güneş pilleri için modern nanoteknoloji tasarımları sağlamak
• Güneş pili verimliliğini artırmak için nanotelleri kullanma
• Nanoteknolojiye bağlı foto katalizörlerin güneş pillerinde uygulanması
• Nano kaplamaların uygulanması
• Nanoteknolojinin güç depolama sistemlerinde uygulanması
Güneş enerjisi alanlarında, örneğin güneş enerjisi sistemleri gibi nanoteknoloji alanındaki nanoteknolojinin özelliklerinden sadece birkaçıdır, halihazırda sadece büyük uygulamaları göstermiştir.

Güneş Işığının Soğurulmasının ve Tutulmasının İyileştirilmesi

Güneş Enerjisi Sistemlerinde Nanoteknolojinin KullanımıIşık yayan nanopartiküller; bir güneş pilinin performansını iyileştirmenin makul bir yoludurç Nanomateryaller, son yıllarda nanoteknolojinin ortaya çıkışından bu yana çeşitli kullanımlar için çeşitli şekillerde geliştirilmiş ve üretilmiştir. Bu arada, ışık yayan nanopartiküller, ışık absorpsiyonu ve yansıması alanındaki çok etkileyici özellikleri nedeniyle çok fazla kapsama alanı elde etmiştir. Kuantum noktaları, altın veya gümüş nanopartiküller ve flüoresan nanolifler gibi ışık yayan nanopartiküller, genellikle güneş pillerinin performansını artırmak için kullanılır. Bu tür nanopartiküllerin temel paydası, özel optik özellikleridir. Basitçe ifade edilirse, bu tür nanopartiküllerin temel özelliği floresan olmalarıdır. Bu tür nanopartiküller, şekillerine ve ölçeğine bağlı olarak, çeşitli dalga boylarını emebilir ve çalkalanabilir ve daha sonra başka bir dalga boyundan veya orijinal dalga boyundan radyasyon formunda emilen enerjiyi serbest bırakabilir. Kuantum noktaları, güneş pillerindeki olağanüstü optoelektronik özellikleri nedeniyle pigmentlerin yerine kullanılacaktır.
Bu, duyarlı güneş pilinin voltajını veya çıkış akımını kuantum düzeyine çıkarma olasılığına yol açar. Bu tür malzemelerin bir diğer dezavantajı, fotoelektrik özellikleri (güneş enerjisinin elektriğe dönüştürülmesi) nedeniyle görünür ışık dışındaki güneş ışığının soğurulma spektrumunu genişletecek olmalarıdır. Kızılötesi ışınları da alsalar da, kuantum tabanlı hücre teorisi simülasyonu, hücre performansında yaklaşık yüzde 64’lük bir iyileşme öngördü ki bu oldukça önemlidir.
Güneş pillerinin ışığa tepkisini iyileştiren ve emilimini artıran en yeni ürünlerden biri, gümüş sülfidin (Ag 2 S) kuantum noktalarıdır. Bu tür kuantum noktaları, güneş spektrumunda 400 ile 1000 nm arasındaki dalga boylarına karşı bağışıktır; dolayısıyla görünür ışığa (400-700 nm) ek olarak, genellikle kızılötesi radyasyonun yoğunluğunu yansıtırlar. Bu kategorinin cinsi gümüş selenid (Ag 2 Se) kuantum noktalarıdır ve tüm güneş spektrumunu kaplar ve standart kuantum noktalarından 7-14 kat daha fazla duyarlılık aralığına sahiptir.
Bu hücrelerin elektrik akımı üretimi, pigmente duyarlı normal hücrelerin 4 katıdır. Bu tür kuantum noktalarının güneş pillerinin performansını artırmak için çok güçlü seçimler olduğu ve bunun sonucunda ticari sürece girmek için bu alanda daha fazla çalışmaya yatırım yapmanın tamamen önemli ve yakın olduğu da not edilebilir.

Kaynakça:
https://www.researchgate.net/publication/315892213_Nanotechnology_for_powerful_solar_energy https://www.intechopen.com/books/nanotechnology-and-the-environment http://dx.doi.org/10.1155%2F2011%2F194146

Yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu

sizlere www.balimsohbet.net farkıyla sunulmuştur.

Geveze SohbetTrend SohbetBalım SohbetHilal SohbetMynet SohbetMobil Sohbet

Google Aramaları

Benzer içerikler

Yapılan Yorumlar

Yorumlarınız yönetici onayından sonra yayınlanacaktır.