Güneş enerjisi mucidi Derya Baran, daha ucuz ve verimli fotovoltaikler (photovoltaic) için organik malzemeler oluşturuyor.
Türkiye’de küçük bir köyde hayatına başlayan Derya Baran, sonrasında seyahat tutkusunun peşinden gitmiştir. “Gençken, her zaman yurtdışına gitmek isterdim”, “Sonra üniversiteye gittim akademik yaşamın seyahati de barındırdığını öğrendim. Diğer ülkeleri görürsünüz, bilimle uğraşabilirsiniz ve ben, her zaman öğrenme isteğiyle doluydum”, diye anlatıyor.
Kendini bildiğinden beri seyahat ettiğini ve öğrendiğini söyleyen Baran, şimdilerde, Suudi Arabistan’da bulunan Kral Abdullah Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Güneş Merkezi’nde (King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) Solar Center) bir doçent. Baran, güneş enerjisine erişimi genişletebilecek organik fotovoltaikler ve diğer enerji dönüşüm teknolojileri geliştiriyor. Organik fotovoltaikler, rulodan ruloya üretim kullanılarak esnek alt malzemeler üzerine yazılabilen, böylece potansiyel olarak geleneksel silikon hücrelere göre daha az güç harcamasını sağlayan, ışığı soğuran organik moleküllerin ince filmlerine bağlıdırlar. Baran “Arzumuz, güneş ışığından daha ucuz ve etkili bir şekilde faydalanabileceğimiz yeni materyaller bulmak” diyor, “Tüm dünyaya güç veren tek şey silikon değil.”
Nuremberg’de bulunan Friedrich Alexander Üniversitesi’nde (Friedrich Alexander University Erlangen-Nuremberg) doktorasını yapan Baran, doktora sonrası çalışmalarının bir bölümünü, aynı zamanda Baran’ın doktora savunmasındaki jüri üyelerinden olan, polimer kimyacısı Iain McCulloch ile birlikte Imperial College London’da gerçekleştirmiştir. McCulloch, Baran ile ilgili şu sözleri aktarıyor, “Onun tezini okuduğumu hatırlıyorum ve onunla çalışmayı gerçekten düşünmüştüm – uğraştığı bilimle ilgili gerçekten çok enteresan bir bakışaçısına sahipti.”
Organik fotovoltaikler genellikle alıcı moleküle uyarılmış bir elektron veren ve bunun sonucunda bir akım üreten ışık soğuran bir polimer içerir. En başarılı fotovoltaiklerin birçoğu önceleri fulleren esaslı alıcılar kullanmıştır. Fakat, McCulloch, 2015’ten beri bu güneş pillerinin performanslarındaki gelişmeler yatay bir seyir izlemeye başladığını ve insanların ticari beklentilerini kaybetmeye başladığını belirtiyor.
Baran, McCulloch’un laboratuvarındaki çalışmalarda, IDTBR olarak adlandırılan ve fulleren olmayan bir alıcı molekül kullanımına öncülük etti. Fulleren alıcıların aksine, IDTBR ışığı soğurabilir ve organik fotovoltaik hücrelerin (güneş pillerinin) ürettiği akıma katkıda bulunabilir ve böylece verimlilik yükseltilebilir. Ayrıca bu çalışma ekibinin bulgularına göre, ikinci bir alıcı molekül, bir verici polimer ve IDTBR ile karıştırıldığında (bir üçlü hücre oluşturarak) hücrelerin/güneş pillerinin performansını daha fazla arttırabilmektedir. Çünkü her bir bileşen güneş spektrumunun farklı bir kısmını soğurabiliyor.
Baran üç bileşenli güneş hücrelerinin/güneş pillerinin (?) ışığı soğuran tabakası için bileşenler geliştirmiştir. Bu tabaka, her biri güneş spektrumunun farklı bir kısmını soğurabilen ve böylece güneş hücrelerinin etkinliğini artıran üç farklı molekül içermektedir.
Nat. Rev. Mat./Yang H. Ku/C&EN/Shutterstock’den uyarlanmıştır.
Yakın zamana kadar KAUST Güneş Merkezi’nin müdürü olan ve şimdilerdeyse Oxford Üniversitesi’nde bulunan McCulloch, bu çalışma alanının yeniden canlandığını ifade ediyor. “Geçen 5 yılda güneş pillerinin performansı arttı ve böylece dikkat çeken bir seviyeye ulaştı ve Derya bu çalışmaların arkasındaki kilit araştırmacılardan biridir.”
McCulloch, 2017’de Baran’ın KAUST’ta çalışmasına yardım ettiğinde onu işe almak için bir fırsat yakalamış oldu. Bağımsız bir araştırmacı olarak Baran, fulleren olmayan alıcı materyaller geliştirmeye devam etmiştir. 2018’de, lyris adında bir start-up başlattı ve burada, özellikle sıcak iklimlerdeki tarım için sera pencerelerine organik fotovoltaikler ile birleştirdi. Kızılötesi ışınları soğurmak için geçirgen güneş hücresi molekülleri tasarladı. Bu moleküller, güç üretip seranın aşırı ısınmasını önlerken, görünür ışığın sera pencerelerinden geçip alt tarafta kalan bitkilere ulaşmasını sağlayacaktır. Aynı teknoloji, enerji yoğun klimalara olan ihtiyacı azaltmak için gökdelenlere de uygulanabilecektir. McCulloch, Baran’ın “Çalışmalarının daha büyük etkilerine her zaman dikkat ettiğini” ifade etmiştir, “bu yüzden, büyük sorunlarla uğraşması tesadüf değildir, enerji ve gıda güvenliği, bunlar büyük toplumsal sorunlardır.”
Yakın zamanda, Baran mürekkep püskürtmeli yazıcılarla meydana getirilebilecek hafif organik fotovoltaik geliştirmiştir, Baran, bunun “çok hafif” olduğunu, “bir sabun köpüğünde durabileceğini” söylüyor. Bu, sağlık izleme veya teşhiste kullanılan giyilebilir elektronik cihazlara güç sağlama konusunda pilleri kullanışlı hale getirebilir.
Baran ayrıca, kadınların kısıtlamalara maruz kaldığı Suudi Arabistan’da, yeni kuşak kadın bilim insanlarını eğitme konusunda da kararlıdır. “KAUST’ta bu kapasiteyi oluşturmaya gerçekten yardımcı olduğumuzu düşünüyorum” diyor ve ekliyor “bu oldukça güzel bir duygu.”
