Bir grup Çinli araştırmacı, özellikle domateste ve diğer kırmızı meyvelerde bulunan bir pigment olan likopeni, perovskit bazlı güneş hücrelerine ekleyerek verimliliklerini ve dayanıklılıklarını artırma fikrine ulaştı. Bu sayede güneş hücrelerinin, çevreye daha da duyarlı hale gelebileceği düşünülmekte.
Günümüzde kullanılan fotovoltaik hücreler, genelde silikon bazlı yarıiletkenlerle üretiliyor. Prensipte, hücre, elektronları ve elektron boşluklarını, malzemenin karşı tarafında doğru hareket etmeye zorlar. Bunun için de sırasıyla P (fazla boşluk ile) ve N (fazla elektron ile) katkılı iki kat yarıiletken kullanılıyor, buna PN eklemi deniyor. Ancak birkaç yıl önce çok umut verici, yeni nesil güneş hücreleri geliştirildi. Çoğunlukla hibrit bir organik ve inorganik malzemeden oluşan perovskit güneş pilleri bunlar. Tamamen inorganik olan metil amonyum kurşun ve sezyum kurşun halojenürler gibi perovstik malzemelerin üretimi ucuz ve kolaydır. Ayrıca verimlilikleri son yıllarda istikrarlı bir şekilde artarak, PN bağlantılı silikon güneş pillerini de geride bıraktı. Bununla birlikte perovstik hücrelerinin, ışığın etkisiyle hızla ayrıştığı da kısa sürede anlaşıldı. Sonuçta bu hücreler güneşin altında kaldıklarında, performansları birkaç dakika sonra düşer. Dahası neme ve sıcaklığa karşı da duyarlılar ve yapıları da genel olarak istikrarsızdır.
Bu istikrarsızlık temel olarak iki faktörden kaynaklanmaktadır. İlk olarak, perovskit tek kristalli bir malzeme değildir: bir araya getirilmiş birkaç taneden oluşuyor. Taneler arasındaki arayüz kimyasal kusurlara yol açtığı için mümkün olduğunca ince taneler kullanılır. Ayrıca ışık radyasyonu tarafından oluşturulan elektronların bir kısmı atomik kafeste tutulur: aktif olmayan bu ışık radyasyonu elektrotlarda birikir ve diğer elektronların geçişini engeller. Bu da performansın düşmesine yol açar. Kurşun veya kalay gibi toksik maddeler kullandıkları için, kısa ömürlü perovskit hücrelerinin üretimi söz konusu olmasa da düşük maliyetleri ve verimlilikleri nedeniyle ticari açıdan caziptir. Bilim insanları bu yüzden, verimliliğin zamanla düşmemesi için dayanıklılığı artırmanın yolunu arıyorlar.
Jilin Üniversitesi (Çin) araştırmacıları bu konuda doğadan esinlenmişler. Güçlü bir antioksidan olan likopen bazı kırmızı meyvelerde, özellikle de pişmiş domateste ve karpuz, papaya veya pembe greyfurta bulunur. Bilindiği gibi bu pigment, cildi güneşin zararlı UV ışınlarından korumaktadır. Likopen UV ışınının ürettiği serbest radikallere bağlanarak, cilt dokusunu hücre hasarından korur. Araştırmacılar buradan yola çıkarak likopenin UV radyasyonuna ve havadaki oksijene maruz kalan perovskit güneş pillerinde de aynı şekilde hareket ederek, bozulmalarını yavaşlatabileceği fikrine ulaşmışlar. Sonuçlar likopenin tane sınırlarını pasifleştirebileceğini, şeffaflığını iyileştirebileceğini ve hatta elektrik akışını iyileştiren elektron tuzaklarının yoğunluğunu azaltabileceğini gösteriyor. Bu şekilde modifiye edilmiş güneş pilleri daha dayanıklı hale gelmekle kalmayıp, aynı zamanda daha verimli hale gelmiş.
Araştırmacılar enerji dönüşüm verimliliğinde % 20,57’den, %23,62’ye yükselen belirgin bir iyileşme kaydetmişler. Ayrıca, likopen, UV ışınının yarattığı serbest radikalleri de temizleyebilir. Cihaz öte yandan gelişmiş hidrofobik ve antioksidan özellikler, 960 saatte yüzde 91,2 yüksek oksijen dirençliği, 3500 saatte yüzde 92,4 ortalama verimle gelişmiş UV direnci ve uzun vadede dayanıklılık sergiliyor. Bununla birlikte bu hücre tipinin pazarlanması ancak verimliliğin otuz yıllığına kalıcı olacağı anlaşılması mümkün olabilecek diyor araştırmacılar.
