Bilim insanları, güneş panellerini ultraviyole (UV) ışınlarının zararlı etkilerinden koruyarak daha uzun ömürlü ve sürdürülebilir hale getirecek devrim niteliğinde bir keşif yaptı. Geleneksel olarak petrolden elde edilen ve UV degradasyonuna karşı koruma sağlayan filmler yerine, artık kırmızı soğanın doğal boyası kullanılıyor.
Güneş panelleri, ömrünü uzatmak ve performansını korumak için UV ışınlarına karşı korunması gereken hassas cihazlardır. Mevcut teknolojilerde genellikle polivinil florür (PVF) ve polietilen tereftalat (PET) gibi petrol bazlı filmler kullanılır. Ancak bilim dünyası, bu fosil yakıtlara dayalı malzemelerden uzaklaşarak daha sürdürülebilir, biyolojik kaynaklı alternatifler üzerinde yoğunlaşıyor. Bu alanda öne çıkan malzemelerden biri de nanocellulose. Bitki bazlı materyallerden elde edilen nanocellulose, selülozun nano ölçekli liflere ayrılmasıyla üretiliyor.
Son yapılan bir araştırmada, nanocellulose'un kırmızı soğan kabuğu özünden elde edilen doğal bir boyayla birleştirilmesiyle "çok etkili bir UV koruması" sağlandığı ortaya kondu. Araştırmacılar, bu bulgularını bilimsel bir makalede yayımladı. Bu yeni malzeme, 400 nanometreye kadar olan UV radyasyonunun %99.9'unu engelleyebiliyor. Dahası, piyasada bulunan ticari PET bazlı UV filtrelerinden bile daha iyi bir performans gösterdiği belirtiliyor.
Bu gelişme, özellikle "koruyucu malzemenin biyolojik kaynaklı olması gereken uygulamalar için umut verici bir seçenek" olarak değerlendiriliyor. Finlandiya'daki Turku Üniversitesi'nden bir doktora araştırmacısı, keşfin önemine dikkat çekerek, bu yeni malzemelerin güneş enerjisi sektöründe önemli bir dönüşüm yaratabileceğini ifade ediyor.
Temel Dengeler ve Yenilikçi Yaklaşım
Araştırmacılar, selüloz nano liflerinden yapılan dört farklı koruyucu filmin dayanıklılığını karşılaştırdı. Bu filmlerden bazıları kırmızı soğan özü, bazıları ise bitki hücre duvarlarında bulunan lignin gibi farklı maddelerle işlemden geçirildi. Tüm bu malzemeler UV ışınlarına karşı yeterli koruma sağlasa da, kırmızı soğan boyası içeren filmler en etkili sonucu verdi.
Güneş panelleri için kritik bir denge söz konusu: 400 nm altındaki UV ışınları zarar verirken, görünür ışığın (700-1200 nm arası) hücrenin radyasyonu elektriğe dönüştürmesini sağlaması gerekiyor. Bu nedenle, hem paneli koruyan hem de enerji emilimini kolaylaştıran bir malzeme geliştirmek büyük önem taşıyor. Örneğin, lignin malzemesi koyu kahverengi rengi nedeniyle şeffaf filmlerde kullanımını kısıtlıyor.
Kırmızı soğan özüyle işlenen nanocellulose filmi ise, daha uzun dalga boylarında (%650-1100 nm arası) %80'in üzerinde ışık geçirgenliği sunarken, performansını uzun süreli testlerde de korudu. Bu testler, malzemelerin dayanıklılığını ölçmek için 1000 saat boyunca yapay ışık altında gerçekleştirildi ve bu süre, Avrupa ikliminde yaklaşık bir yıllık güneş ışığına denk geliyor.
Araştırmacılar, kırmızı soğan boyası içeren filmin uzun vadeli testlerdeki başarısının altını çiziyor. Diğer biyolojik filtrelerin UV koruması ve ışık geçirgenliği zamanla önemli ölçüde değişirken, bu yeni malzeme performansını istikrarlı bir şekilde sürdürdü. Bu çalışma, özellikle perovskit ve organik fotovoltaikler gibi farklı güneş paneli türleri için ve aynı zamanda biyolojik filtrelerin kullanımının gerekli olduğu gıda ambalajı gibi diğer sektörler için de büyük potansiyel taşıyor.
