Işık demetlerini odaklayarak ısıya dönüştüren yeni güneş enerjisi toplama cihazları sayesinde, ucuz ve sürekli enerji elde etmek mümkün olacak.
Gün geçtikçe evlerin çatıları güneş enerjisi panelleriyle doluyor. Fakat icadının üzerinden onlarca yıl geçmesine rağmen güneş enerjisi panelleri hala hantal, pahalı ve verimsiz sayılabilir. Bu geleneksel dizaynlardaki temel engeller nedeniyle, güneş enerjisinin sadece küçük bir parçasını emilebiliyor.
Ama artık MIT ’teki bilim insanlarının geliştirdiği yeni güneş enerjisi cihazı sayesinde, güneşten alınan verim çok daha üst düzeye çıkarıldı. İşin özü; güneş ışığını önce ısıya çevirmek ve hemen ardından ısıyı tekrar ışığa dönüştürmek. Tek fark ise, bu dönüşümlerin ardından elde edilen ışık, güneş enerjisi hücrelerinin kullanabileceği spektrumda olması. Dünya genelinde birçok araştırmacı solar termofotovoltaikler üzerinde çalışmış olsa da, ilk kez MIT’in cihazı tek bir fotovoltaik hücreden daha fazla enerji depolamayı başardı. Bu da gösteriyor ki, üzerinde durulan yaklaşım verimliliği gözle görülür biçimde artırabilir.
Standart silikon solar hücreler, menekşe renginden kırmızıya kadar olan görülebilir ışığı yakalar. Bu ve diğer faktörler nedeniyle standart hücreler, güneş enerjisinin ancak yüzde 32’sini elektrik enerjisine dönüştürebiliyor. Öte yandan MIT’in ürettiği cihaz halen prototip aşamasında ve şu anda sadece yüzde 6,8 verimle çalışıyor. Fakat çeşitli geliştirmeler sayesinde cihazın verimi, geleneksel fotovoltaiklerin yaklaşık iki katına çıkabilir.
Cihazın var olmasını sağlayan en önemli bileşen “soğurucu-yayıcı” adı ile anılan bir parça. Parça temelde bir ışık hunisi/bacası görevi görüyor. Soğurucu bölüm katı, siyah nantüplerden oluşuyor ve güneş ışığındaki tüm enerjiyi emip çoğunu ısı enerjisine dönüştürüyor. Isı 1000 santigrat dereceye ulaştığında ise, yayıcı bölüm devreye giriyor ve ısı enerjisini tekrar ışığa dönüştürüyor. Fakat bu dönüşümde, ışığın fotovoltaik hücrelerin emebileceği spektrumda kalması sağlanıyor. Yayıcı parça fotonik kristal adı verilen ve nano ölçekte dizayn edilebilen bir materyalden üretildi. Bu parça içinden geçen ışığın dalga boyunu kontrol edebiliyor. Bir diğer önemli gelişme de, özel ışık demetinin geçmesine izin verirken kullanılmayan fotonları geri gönderen optik filtrenin kullanılabilir kılınması. Uygulanan “foton geri dönüşüm” işlemi daha fazla ısı üretilmesine neden oluyor ve bu ısıyla solar hücrelerin emebileceği daha fazla ışık elde edilerek sistemin verimi artıyor.
MIT ’teki ekibin yaklaşımının, bazı parçaların çok maliyetli olmaları gibi negatif yönleri de bulunuyor. Bir diğer sıkıntı da; sistemin şu anda sadece vakumlu bir ortamda çalışabiliyor olması. Fakat verim arttıkça ekonomik olarak da mantıklı hale gelecek olan bu cihaz için çalışan araştırmacılar, en azından gittikleri yolun doğru olduğunun farkındalar. Çalışmanın başındaki isimlerden Profesör Evelyn Wang “parçaları ileride birleştirebiliriz, şu anda daha yüksek verimlilik için neye ihtiyacımız olduğunu anlamaya başladığımız bir dönemdeyiz.” sözleriyle ilerledikleri yolu özetliyor.
Araştırmacılar ayrıca, solar termofotovoltaikler faydalı bir başka özelliğini de inceliyorlar. Isı elektrikten daha kolay saklandığı için, cihazın ısıyı termal depo sisteminden saklaması ve güneş yokken bile elektrik üretebilmeyi sağlayabileceği düşünülüyor. Eğer araştırmacılar bu cihazla saklama alanını birleştirmeyi başarabilirse bir gün temiz, ucuz ve sürekli güneş enerjisine sahip olabiliriz.
