GÜNAM Bülteni - GUNAM
Transkript
GÜNAM Bülteni - GUNAM
Akademik Yayınlarımızdan PLAZMONİK SİSTEMLERDE YENİ KEŞİF Sayı 1 / Temmuz 2016 GÜNAM’dan ve Türk, İtalyan, Alman kurumlarından araştırmacıların yaptıkları ortak çalışma sonucunda plazmonik sistemlerin yeni keşfedilen özelliği sayesinde; güneşin yakın kızıl ötesi dalga boylarındaki yayılımının, silisyum gözelerin (hücrelerin) soğurma etkinliğinin en yüksek olduğu görülür bölgeye çevrilerek göze etkinliğinin artırılmasında kullanımı mümkün olacaktır. Çalışma ODTÜ, Bilim Akademisi ve TÜBİTAK tarafından desteklenmiştir. M. E. Tasgin, I. Salakhutdinov, D. Kendziora, M. K. Abak, D. Turkpence, L. Piantanida, L. Fruk, M. Lazzarino, A. Bek, "Fluorescence excitation by enhanced plasmon upconversion under continuous wave illumination", Photonics and Nanostructures – Fundamentals and Applications 21 (2016) 32–43 Bu sayıda GÜNAM’IN YENİ AR-GE BİNASININ İNŞASI SÜRÜYOR İkinci harmonik çevrim arttırımının dalgaboyuna bağlı olarak hesaplanması: (solda) Tamamen plazmonik etki ve (sağda) Moleküler-plazmonik ortak etki RASTGELE DAĞILIMLI MİKRONALTI PİRAMİT YAPILARI GÜNAM araştırmacısı ve ODTÜ öğretim üyesi Yrd. Doç. Dr. Selçuk Yerci ile MIT bilim insanlarının ortak çalışmasında, kalınlıkları 5 ile 20 mikron arasında değişen kristal silisyum güneş hücreleri için, ekstra üretim maliyeti gerektiren periyodik düzene sahip ileri teknoloji ışık kapanı yapıları kadar iyi performansa sahip ve aynı zamanda uygun-maliyetli “rastgele dağılımlı mikronaltı boyutlarda piramit yapıları” geliştirildi. Bu çalışma, periyodik yapıların daha yüksek performanslı ışık kapanı üretimi için zorunlu olmadığını da göstermiş oldu. M. S. Branham, W-C. Hsu, S. Yerci, J. Loomis, S. V. Boriskina, B. R. Hoard, S. E. Han, A. Ebong, G. Chen, "Empirical Comparison of Random and Periodic Surface Light-Trapping Structures for Ultrathin Silicon Photovoltaics", Advanced Optical Materials (2016) (a) Periyodik ters piramit ve (b) mikronaltı rastgele yüzey dokusu taramalı elektron mikroskobu görüntüleri SİYAH SİLİSYUM GÜNEŞ HÜCRELERİ GÜNAM araştırmacılarının "Metal Destekli Aşındırma" yöntemi ile silisyum yüzeyinde oluşturdukları nano-yapılar, yansımayı sıfıra yakın bir değere indirerek, güneşten gelen enerjinin en az kayıpla kullanılmasına olanak verecektir. F. Es, M. Kulakci, R. Turan, “An Alternative Metal-Assisted Etching Route for Texturing Silicon Wafers for Solar Cell Applications”, IEEE Journal of Photovoltaics (2016) Orta Doğu Teknik Üniversitesi 06800 Ankara Tel: +90 312 210 76 51 Web: www.gunam.metu.edu.tr E-mail: gunam-info@metu.edu.tr GÜNAM Bülteni Çözelti konsantrasyonu ayarlanarak yüzeydeki yapıların geometrisi kontrol edilebilmektedir (nano-tel, nano-koni). Güneş Enerjisi Araştırma ve Uygulama Merkezi (GÜNAM), ulusal ve uluslararası çalışmaları/projeleri kapsamında güneş hücreleri üzerine AR-GE çalışmalarını ve pilot üretimlerini yapabilmek için, ODTÜ Kampüsü içinde kendi AR-GE binasını inşa ettiriyor. Bina, özellikle yeni nesil yüksek verimli güneş hücrelerinin geliştirilmesi ve pilot üretiminde Türkiye’de bir ilk olacak. Kalkınma Bakanlığı ve TÜBİTAK’ın destekleri, güneş hücresi üretimi için ekipman sağlayan dünyaca ünlü Applied Materials, RENA, Innolas gibi firmaların işbirlikleri ve çeşitli disiplinlerden uzman akademisyenler ile lisansüstü çalışmalar yapan öğrencilerin katkılarıyla inşası devam eden binanın, ulusal ve uluslararası düzeyde bir fotovoltaik teknoloji transfer merkezi olarak da hizmet vermesi hedefleniyor. Yeni AR-GE binasının faaliyete geçmesi sonrası yapılacak çalışmaların başında, Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı ve TÜBİTAK tarafından desteklenen “Milli Güneş Enerjisi Santrali (MİLGES) Geliştirilmesi Projesi”ne, güneş hücre ve panellerinin üretimi için danışmanlık ve AR-GE desteği vermek yer alıyor. Martin Green ODTÜ’de 2014 ve 2015 yıllarında “Thomson-Reuters Çok Alıntılanan Araştırmacısı” ve “Mühendislik Alanında Dünyanın En Etkili Bilimsel Akıllarından Biri” olarak gösterilen, güneş hücreleri üzerine yaygın olarak bilinen çeşitli kitaplar ile çok sayıda makalenin yazarı olan Martin A. Green, GÜNAM PV Yaz Okulu 2016 ve ODTÜ 60.Yıl etkinlikleri kapsamında ODTÜ’yü ziyaret etti. Avustralya New South Wales Üniversitesi’nde “Scientia” Profesörü ve aynı zamanda Avustralya üniversitelerinin bir kısmının da parçası olduğu Avustralya İleri Fotovoltaik Araştırma Merkezi’nin direktörü olan Green, 13 Haziran’da ODTÜ Kültür ve Kongre Merkezi Kemal Kurdaş Salonu’nda “Fotovoltaik Teknolojisi: Gelecek için Güç Kaynağı” başlıklı bir konuşma yaptı. . Martin Green, konuşmasını, günümüzün güneş enerjisi dönüşüm teknolojilerinde önemli bir yer tutan “fotovoltaik (PV) teknolojisi” üzerine gerçekleştirdi. Green, bu teknolojinin odağında bulunan ve güneş enerjisinin elektrik enerjisine dönüşümünü sağlayan “güneş pilleri (ya da bilimsel adıyla güneş hücreleri/gözeleri-solar cells)” üzerine yapılan araştırma-geliştirme çalışmalarının, yenilenebilir enerji kaynaklarının geleceği içinde önemli bir yere sahip olacağını belirtti. Konuşması dahilinde, güneş enerjisinin yakın gelecekte yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı içinde dikkat çekici bir paya sahip olacağını da vurgulayan Martin Green, bu yönden fotovoltaik teknolojisinin dünya genelindeki yaygınlığının daha da artacağını açıkladı. Bu doğrultuda, başta güneş ışığı-elektrik dönüşümünde yaygın kullanılan “silisyum tabanlı güneş hücreleri” için olmak üzere, daha yüksek verimli ve daha düşük maliyetli güneş hücrelerinin geliştirilme çalışmalarının da devam ettiğini ifade etti. TÜRK VE YABANCI ARAŞTIRMACILAR İLE PV DERSLERİ GÜNAM’ın 13-24 Haziran 2016 tarihleri arasında ODTÜ Fizik Bölümü binasında gerçekleşen PV Yaz Okulu kapsamında, yurtiçi ve yurtdışından 70 katılımcıya 2 haftaya yayılan teorik ve uygulamalı eğitimler verildi. Yaz okulunun ilk haftasında ODTÜ içinden 3, ODTÜ dışından ise 8 konuk akademisyen ve araştırmacı; uzmanlaştıkları güneş hücresi teknolojileri, PV güç elektroniği ve panel teknolojileri konuları üzerine teorik eğitimler verdi. Yaz okulunun ikinci haftasında ise; kayıt yaptıran katılımcılara GÜNAM’ın araştırmacıları tarafından, kristal silisyum güneş hücresi üretim aşamaları üzerine GÜNAM laboratuvarlarında uygulamalı eğitimler verildi. Yaz okulunun açılış derslerini ODTÜ Elektrik ve Elektronik Müh. Bölümü öğretim üyesi SELÇUK YERCİ (Fundamentals of Semiconductors and Solar Cells), ODTÜ Fizik Bölümü öğretim üyesi ALPAN BEK (Light Management in Solar Cells) ve GÜNAM Müdürü ve ODTÜ Fizik Bölümü öğretim üyesi RAŞİT TURAN (Overview of Solar Cell Technologies) gerçekleştirdi. ODTÜ dışından konuk olarak eğitim veren isimler ise Martin A. Green (UNSW-Avustralya), Olindo Isabella (TU DelftHollanda), Robert S. Balog (Texas A&M Üniv-ABD), Arif Sinan Alagöz (TÜBİTAK MAM-Türkiye), Rolf Brendel (ISFH-Almanya), Giray Kartopu (Glyndŵr ÜnivUK), Elias Stathatos (TEIYunanistan) ve Ulrich Lemmer (KIT-Almanya) oldu. Silisyum Güneş Hücrelerinin Verim Yolculuğu Bugüne kadar güneş enerjisi literatürüne önemli katkıları olan ve araştırma grubuyla birlikte yaptığı çalışmaları, Elsevier’in Enerji El Kitabı’ndaki “fotovoltaik alanında tarihin en önemli 10 gelişmesi” arasına girme başarısı göstermiş MARTIN A. GREEN, yaz okulunda ders veren ilk konuk araştırmacı oldu. Dersi dahilinde Green, güneş hücreleri arasında özellikle ticari anlamda fiyatperformans ürünü olarak günümüzde en fazla kullanılan “silisyum tabanlı güneş hücreleri” için dünden bugüne AR-GE ve verim arttırma çalışmalarından bahsetti. İnce Film Hücre Tasarımı ve Üretimi ‘Delft University of Technology (Tu-Delft)’ bünyesinde çalışmalarını yürüten OLINDO ISABELLA, yaz okulu kapsamında verdiği derste “ince film silisyum güneş hücreleri”nin tasarım ve üretimlerinde kullanılan yöntemleri ve ileri teknikleri anlattı. Solar energy: Fundamentals, Technology and Systems kitabının da yazarlarından biri olan Isabella, PV Yaz Okulu katılımcılarına verdiği ders kapsamında “çokeklemli (TANDEM)” ve “plazmonik ışık kapanlı” ince film güneş hücreleri konularında da bilgi verdi. Organik PV Teknolojisi Güneş-elektrik dönüşümünün gelişmekte olan teknolojilerinden birisi olan “organik güneş hücreleri”, verim olarak diğer hücre tiplerinden daha geride olsa da yapılan AR-GE çalışmaları ile günlük yaşamdaki kullanımları gittikçe önem kazanmakta. Yaz okulunda ders veren konuklardan ‘Almanya-Karlsruhe Institute of Technology’den ULI LEMMER, yapılan çalışmalarla bu hücreler için %13 mertebelerinde verim değerlerine ulaşıldığından bahsetti. Lemmer, gelişen organik hücrelerin binalara entegre olabilen, esnek, sensör ağlar için enerji sağlayıcı uygulamalarda da kullanılabildiğini belirtti. ISFH-Almanya ve Çalışmaları PV Sistemlerde Güç Elektroniği Kurulduğu 1987 yılından bu yana Almanya’nın önemli güneş enerjisi araştırma merkezlerinden biri olan ‘Institute for Solar Energy Research Hamelin (ISFH)’in direktörü ROLF BRENDEL de yaz okulunda ders veren konuklar arasındaydı. ISFH’nin organizasyonel yapısını, görevlerini ve yaptığı çalışmaları anlatan Brendel, “PERC (Passivated Emitter Rear Contact)” tipi güneş hücrelerinin üretim tekniklerinden ve endüstriyel yönünden, hücre ölçüm ve modellemelerinin nasıl yapıldığından ve yeni teknolojilerden de sözetti. Texas A&M Üniversitesi’nde ‘Renewable Energy & Advanced Power Electronics Research Laboratory’nin direktörü olan ROBERT S. BALOG, PVler aracılığıyla güneş ışığından elde edilen elektriğin kullanılabilir hale getirildiği “güç elektroniği” dersi ile yaz okuluna katkı sağlayan konuklardan biriydi. Perovskite ve DSSC Verim arttırma çalışmaları içinde bugüne kadarki en hızlı gelişimi göstermiş güneş hücresi teknolojilerinden biri olan “perovskite” ve düşük maliyetli “dye-sensitized” güneş hücreleri de PV Yaz Okulu’nun konuları arasındaydı. Bu hücrelerin yapısal özelliklerini, üretim yöntemlerini ve AR-GE çalışmaları doğrultusundaki çeşitli teknik soruları konuk eğitmen, ‘Technological Educational Institute of Western Greece’den ELIAS STATHATOS anlattı. Stathatos, bu teknolojilerin avantajlarından ve ticari yönden sorunlarından da bahsetti. Verdiği ders dahilinde konusunu bir evin gereksiniminden bir güneş enerjisi santralinin kurulumuna kadar farklı ihtiyaçlar ile de ilişkilendiren Balog, bazı problem çözümleri üzerinden de örnekler verdi. UYGULAMALI “GÜNEŞ HÜCRESİ ÜRETİMİ” EĞİTİMİ PV Yaz Okulu 2016’nın ilk haftasında, alanında uzmanlaşmış konuk akademisyen ve araştırmacıların verdiği teorik eğitimlerin ardından, kayıt yaptıran katılımcılar için yaz okulunun ikinci haftası boyunca GÜNAM laboratuvarlarında “kristal silisyum güneş hücresi üretim aşamaları” üzerine uygulamalı eğitimler verildi. Katılımcılar, GÜNAM araştırmacılarından aldıkları eğitimler ile “Temiz Odaya Giriş”ten “Katkılama”ya, “Metalizasyon”dan “I-V Ölçümü”ne kadar kristal silisyum güneş hücrelerinin baştan sona tüm üretim aşamalarını pratik yaparak öğrendi. Güneş Paneli Teknolojileri PV Yaz Okulu’nun büyük oranda güneş hücreleri üzerine konular içeren ders programı içinde, güneş paneli üretim teknolojileri de vardı. Bu konuda, TÜBİTAK Marmara Araştırma Merkezi’nde araştırmacı olarak çalışan ARİF SİNAN ALAGÖZ, “Module Technologies” başlıklı bir eğitim verdi. Alagöz; hücre teknolojisine göre panel verimi, dünya genelindeki üretim ve kurulu güç, panel fiyatları ve gelecek için senaryolar gibi konulara da değindi. İnce Film PVlerde CdTe ve CIGS Yaz okulunda eğitim veren Türk konuklardan biri de Birleşik Krallık’ta bulunan Glyndŵr Üniversitesi’nde araştırmacı olan GİRAY KARTOPU oldu. Dersini “CdTe” ve “CIGS” tipi hücre ve paneller üzerine yapan Kartopu, bu teknolojilerin, piyasanın lideri olan silisyum tabanlı PVler ile piyasadaki karşılaştırması hakkında da bilgi verdi. SOSYAL ETKİNLİKLER Yaz Okulu’nun teorik ve uygulamalı eğitimleri yanında, konuk araştırmacılar ve katılımcılar için sosyal etkinlikler de düzenlendi. Bu etkinlikler kapsamında “Kapadokya ve Ankara Gezileri” ile “Mangal Partisi” yapıldı.