Perovskit güneş hücreleri maliyet etkin, kolay yöntemlerle ve yüksek verimli üretilmelerinden dolayı son yıllarda çok çalışılan ve gelecek vaad eden bir güneş hücre çeşitidir. 1839 yılında Ural Dağları’nda keşfedilen Perovskit adını rus mineralist Countr Lev Perovskite’den almıştır. Genel olarak ABX3 kimyasal formülüne sahiptir ve doğada oluşan bir mineral olan CaTiO₃ olan kalsiyum titanattan türetilir. Güneş hücrelerinde soğurucu tabaka olarak kullanılan perovskit malzemesi ise ilgili mineral ile aynı yapıya sahip bir bileşiktir. ABX3 perovskit yapısında A: organik/inorganik katyon grubu; B:metal katyon grubu; X: tuz elementleridir. İdeal kübik perovskit yapısında ; A konumu CH₃NH₃ ⁺, CH (NH₂)₂ ⁺ gibi organik ya da Cs⁺, Rb⁺ gibi inorganik katyonlar tarafından paylaşılırken; daha küçük B konumu ise çoğunlukla Pb²⁺ (bazen Sn²⁺) katyonu tarafından işgal edilir. X konumu ise I^-, Br^- ve/veya Cl^- tuzları tarafından paylaşılır. Perovskit direkt band yapılı bir malzeme olup yüksek soğurum katsayısına sahiptir. Bu özelliğinden dolayı Si güneş hücrelerinin aksine çok daha ince bir tabaka ile büyük miktarda fotonun soğurulmasına imkan sunmaktadır. Bu da son ürün maliyetini önemli ölçüde düşürmektedir. Perovskit malzemesinin bir diğer önemli avantajı da yüksek taşıyıcı mobilitesi ve uzun difüzyon yoludur (0.1-1.0 μm) [1].

Perovskit güneş hücrelerinin 2009-2020 arasındaki literatürünü incelendiğinde, hücre veriminin % 3.13’den %25.2’ye yükselerek rekor verim artışı görülmüştür [2].

Perovskite güneş hücreleri konusunda araştırma merkezimizde aşağıda başlıkları verilen konularda çalışmalar yapılmaktadır:

• Güneş hücresi üretimi ve karakterizasyonu
• Verimliliği ve satabiliteyi artırıcı yenilikçi malzemeler
• Stabilite ve geniş alan

Araştırmacılar: Dr. Öğr. Üyesi Ayşe SEYHAN

                           Arş. Gör. Elif DAMGACI

Referanslar

[1]. Stranks, Samuel D., et al. "Electron-hole diffusion lengths exceeding 1 micrometer in an organometal trihalide perovskite absorber." Science 342.6156 (2013): 341-344.

[2]. NREL, https://www.nrel.gov/pv/cell-efficiency.html