Güneş enerjisi sektörü, uzun yıllar boyunca kristal silikon (c-Si) teknolojisinin hakimiyetindeydi. Ancak mimari tasarımların değişmesi, taşınabilir enerji ihtiyacı ve daha hafif panel talepleri, dikkatleri "İnce Film" teknolojilerine çevirdi. Bu kategoride, laboratuvar ortamında %23'ü aşan verimliliğiyle rakiplerini geride bırakan bir lider var: Bakır İndiyum Galyum Selenid (CIGS).
Bu yazımızda, CIGS ince filmlerin yapısını, neden geleneksel panellerden farklı olduğunu ve bu teknolojiyi mümkün kılan malzeme bilimini inceliyoruz.
CIGS, Bakır (Cu), İndiyum (In), Galyum (Ga) ve Selenyum (Se) elementlerinden oluşan, doğrudan bant aralığına (direct bandgap) sahip bir yarı iletken malzemedir.
CIGS'in en büyük avantajı, ışığı soğurma katsayısının kristal silikona göre çok daha yüksek olmasıdır. Bu sayede, silikon bir hücrenin ışığı yakalamak için ihtiyaç duyduğu kalınlığın sadece %1'i kadar (yaklaşık 1-2 mikron) bir kalınlıkla aynı enerjiyi üretebilir. Bu incelik, malzemenin esnek yüzeylere kaplanmasına olanak tanır.
Geleneksel sert güneş panelleri ile karşılaştırıldığında CIGS teknolojisi, özellikle niş uygulamalarda benzersiz avantajlar sunar:
İnce film teknolojileri arasında (Amorf Silikon veya Kadmiyum Tellür gibi), CIGS en yüksek verimliliğe sahip olanıdır. Doğru stokiyometri ve üretim teknikleriyle, polikristal silikon panellerle yarışabilir seviyededir.
CIGS hücreleri, cam yerine plastik (poliimid) veya metal folyolar üzerine kaplanabilir. Bu, panellerin bükülebilir, rulo yapılabilir ve binanın eğimli yüzeylerine (çatılar, cepheler) kolayca yapıştırılabilir olmasını sağlar. Ağır cam panelleri taşıyamayacak çatılar için ideal çözümdür.
Standart paneller gölgelenme veya yüksek sıcaklık durumunda ciddi performans kaybı yaşar. CIGS paneller ise düşük ışık koşullarında (bulutlu hava, sabah/akşam saatleri) daha iyi performans gösterir ve sıcaklık arttıkça verim kaybı silikona göre daha azdır.
CIGS ince filmlerin üretimi, hassas malzeme bilgisi gerektirir. Genellikle iki ana yöntem kullanılır:
Vakum Püskürtme (Sputtering): En yaygın endüstriyel yöntemdir. Bakır, İndiyum ve Galyum hedefleri (targets) vakum altında sıçratılarak yüzeye kaplanır ve ardından selenyum atmosferinde tavlanır.
Buharlaştırma (Co-evaporation): Elementlerin aynı anda buharlaştırılarak yüzeyde birikmesi sağlanır. En yüksek verimlilik genellikle bu yöntemle elde edilir.
Bu süreçlerde kullanılan Cu, In, Ga ve Se tozlarının veya hedef malzemelerin (sputtering targets) saflık derecesi (%99.99 ve üzeri), filmin kristal kalitesini ve dolayısıyla güneş panelinin ömrünü doğrudan belirler.
CIGS teknolojisi artık sadece laboratuvarlarda değil, hayatın her alanında:
BIPV (Binaya Entegre Fotovoltaikler): Binaların cam cepheleri veya kiremitleri, estetikten ödün vermeden enerji üreten yüzeylere dönüşüyor.
Taşınabilir Elektronikler: Sırt çantaları, çadırlar ve giyilebilir teknolojiler için hafif şarj üniteleri.
Uzay ve Havacılık: Hafifliğin kritik olduğu uydularda ve İHA'larda (İnsansız Hava Araçları) enerji kaynağı olarak.
Bakır İndiyum Galyum Selenid (CIGS) teknolojisi, güneş enerjisini hantal ve ağır çerçevelerden kurtarıp, her yüzeyin enerji üretebildiği bir geleceğe taşıyor. Yüksek verimliliği estetik ve esneklikle birleştiren bu teknoloji, malzeme bilimi geliştikçe maliyet avantajı da sağlamaya devam edecektir.
Endüstriyel veya akademik projelerinizde ihtiyaç duyduğunuz yüksek saflıkta CIGS bileşenleri ve üretim malzemeleri için bizimle iletişime geçebilirsiniz.
