Öğretim üyeleri Doç. Dr. Mustafa Kulakcı ve Prof. Dr. Uğur Serincan, TÜBİTAK 1003 Öncelikli Alanlar Ar-Ge Projeleri Destekleme Programı kapsamında 2018’de “Silisyum Alttaş Kullanarak Yüksek Verimli Esnek İnce Sinema Galyum Arsenik Güneş Hücrelerinin Büyütülmesi, Fabrikasyonu ve Karakterizasyonu” başlıklı proje için dayanak aldı.
Yaklaşık 3 yıllık çalışma sonunda, olağanda galyum arsenik alttaş (taban malzeme) üzerinde üretilen III-V kümesi esnek ince sinema güneş hücrelerini silisyum alttaşlar üzerinden geliştiren Türk bilim insanları, ESTÜ Nanoboyut Araştırma Laboratuvarı’nda yerli tasarladıkları projeyle Ulusal Uzay Programı’na katkı sunmayı hedefliyor.
Patent de alan Kulakcı ve Serincan, çalışmayla Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı, Türk Patent ve Marka Kurumu, Milletlerarası Buluşçular Birliği Federasyonu (IFIA), Dünya Fikri Mülkiyet Teşkilatı (WIPO), Avrupa Patent Ofisi (EPO) ve Türkiye Teknoloji Kadrosu Vakfının dayanaklarıyla geçen ay İstanbul’da gerçekleştirilen 6. İstanbul Milletlerarası Buluş Fuarı ISIF’21’de de altın madalyanın sahibi oldu.
Projenin yürütücüsü Fizik Kısmı Öğretim Üyesi Doç. Dr. Mustafa Kulakcı, AA muhabirine, uydularda, hava ve uzay araçlarında, askeri taşıtlarda değerli olmasına karşın galyum arsenik tabanlı III-V kümesi esnek güneş hücrelerinin kullanıldığını söyledi.
Kulakcı, Prof. Dr. Serincan ile oluşturdukları projeye ait şu bilgileri verdi:
“Esnek güneş hücresi üretiminde değerli galyum arsenik yerine çok ucuz ve alttaş teknolojisi çok daha gelişmiş silisyumu kullandık. Galyum arsenik, silisyumla karşılaştırdığınızda çok değerli bir gereç. Proje kapsamında silisyum üzerinden kaldırarak ürettiğimiz esnek ince güneş hücreleri, galyum arsenik tabandan kaldırdığımızla neredeyse birbiriyle karşılaştırılabilir düzeyde performans gösterdi. Gerçekleştirdiğimiz çalışmalarla III-V kümesi fotovoltaik teknolojileri alanında büyük ölçek üretim için maliyet faal yeni bir kulvar açtığımıza inanıyoruz. Galyum arsenik tabanlı ince sinema esnek hücreler gelecekte çok kıymetli bir teknoloji olacak. Hücre teknolojisine bağlı olarak III-V kümesi güneş hücresinin üretim maliyetinin yaklaşık yüzde 85-90’ı alttaştan geliyor.”
“HEM HAFİF HEM DE ESNEK, RULO ÜZERE AÇILIP KATLANABİLİYOR”
Kulakcı, yeryüzündeki güneş hücresi uygulamalarında galyum arsenik (GaAs) tabanlıların çok değerli olduğunu, yeryüzü uygulamalarında çok büyük oranda daha az maliyetli silisyum hücrelerin kullanıldığını bildirdi.
Projelerinde uydu, uzay, havacılık ve askeri teknoloji sistemlerinde kullanılmak üzere galyum arsenik esnek ince sinema güneş hücresini ucuz maliyetli silisyum üzerinden ürettiklerini anlatan Kulakcı, şöyle devam etti:
“İki alttaş ortasındaki maliyet büyüklüğe nazaran değişmekle birlikte 10 kattan yüzlerce kata kadar çıkabiliyor. Galyum kaynağı çok sonludur. Fotovoltaik (güneş panelleri ve hücreleriyle elektrik üretme) bölümü, optoelektronik (ışık gücü ile elektrik gücünün birbirine dönüşümünü inceleyen bilim dalı) kesimi ve telekomünikasyon dalı hudutlu galyum arsenik kaynağını paylaşmak zorundadır. O da fiyatları artırıyor. Bu kısır döngüye tahlil bulmak için epey kritik olan bu hücre teknolojisini çok daha ucuz olan silisyum üzerinden ürettik. Kıymetli bir teknolojiyi daha ucuza üretmenin yolunu açmış olduk.
III-V kümesi esnek ince sinema hücreler, alttaş tabanlı konvansiyonel hücrelere nazaran çok daha fonksiyoneldirler. Hem hafif hem de esnek, rulo üzere açılıp katlanabiliyor. Sıcaklık ve radyasyon toleransı ince olmasından ötürü alttaş tabanlı muadillerine nazaran çok daha fazla. Verimliliği de çok fazla. Olağanda galyum arsenik alttaşlar üzerinden üretilen bu esnek ince sinema hücrelerin üretimini silisyum üzerinden birinci defa gerçekleştirdik. Türkiye’deki patentleme süreci tamamlandı. Yurt dışı patentini de almak üzereyiz.”
Kulakcı, projeyi bir adım daha ileri götürmek için güzelleştirme süreçlerinin devam ettiğini aktardı.
“BUNLAR KRİTİK TEKNOLOJİLER”
Çalışmada yer alan Prof. Dr. Uğur Serincan ise Ulusal Uzay Programı’nın Türk bilim insanları için kıymetine değinerek, projeleriyle bu çalışmalara dayanak verebileceklerini belirtti.
Gücün dünyanın en değerli kıymetlerinden olduğuna işaret eden Serincan, şunları kaydetti:
“Galyum arsenik tabanlı III-V kümesi esnek ince sinema hücreleri üretebilmek ve bir taraftan da maliyeti azaltmak çok değerli. Bunlar kritik teknolojiler zira hem sivil hem de askeri uygulamaları bulunuyor. Maliyetini azaltıp üretilen ölçüsü artırdığınızda sivil alandaki uygulamaları da genişleyebiliyor. III-V kümesi esnek ince sinema güneş hücreleri, yüksek maliyeti ve sonlu üretimleri nedeniyle uydu, havacılık ya da askeri alanlarda kullanılıyor. Biz bu hücrelerin hem ucuz hem daha büyük ölçekte üretiminin hem de yerli olmasının yolunu açtık. Maliyeti aşağı çekerek, mevcut silisyum teknolojileriyle tümleştirmek çok kıymetliydi. Bu kritik noktayı projemizle yakaladık. Projenin devamında farklı bir çalışmamız daha var. Silisyum üzerinden geliştirdiğimiz bu teknolojinin randımanını daha da artırmak istiyoruz. Ülkemiz için çok büyük bir kazanım oldu.”
