Efter sex års utveckling är den holländska teknikstartupens soldrivna elbil, kallad "0", redo att göra sin debut. Detta innovativa fordon har förmågan att klara månader utan att behöva laddas, vilket sätter en ny standard för effektivitet inom elektriska transporter.
Forskare från Lehigh University har utvecklat ett nytt kvantmaterial som avsevärt skulle kunna revolutionera effektiviteten hos solpaneler. Detta innovativa material, som kombinerar koppar, germaniumselenid (GeSe) och tennsulfid (SnS), har visat en extern kvanteffektivitet (EQE) på upp till 190 %. Denna siffra överstiger de konventionella effektivitetsgränserna, vilket tyder på ett genombrott som kan förändra solenergiskörd.
Förstå effektivitetsgenombrottet
Solceller omvandlar solljus till elektricitet och deras effektivitet mäts av EQE, som traditionellt sett maxar till 100 %. Denna 100 % verkningsgrad innebär att varje foton av ljus genererar en elektron elektricitet. Det nya materialet som utvecklats vid Lehigh använder dock en mekanism som kallas multipel excitongenerering (MEG), där högenergifotoner kan producera mer än en elektron, och därmed skjuta effektiviteten bortom 100%-barriären.
Det som skiljer detta material åt är dess användning av "mellanbandstillstånd" - specifika energinivåer i materialet som förbättrar dess förmåga att omvandla solenergi. Dessa energinivåer är idealiska för att utnyttja fotoner som konventionella solceller skulle slösa bort. Materialet utnyttjar ett bredare spektrum av solspektrumet genom att absorbera ytterligare ljus i de infraröda och synliga spektrumen, vilket ökar elproduktionen.
Vetenskapen bakom innovationen
Schematisk över tunnfilmssolcellen med CuxGeSe/SnS som aktivt lager. Kredit: Ekuma Lab / Lehigh University
Materialets imponerande prestanda bottnar i den exakta strukturella manipulationen på molekylär nivå. Genom att infoga kopparatomer i lager av GeSe och SnS har forskarna skapat en tätt bunden, tvådimensionell struktur som möjliggör unika fotoninteraktioner med materialet. Dessa interaktioner sker inom van der Waals-luckor - små utrymmen mellan lagren av materialet där kopparatomerna finns.
Genom omfattande datorsimuleringar och experimentella metoder har teamet finslipat en teknik som möjliggör exakt placering av kopparatomer, vilket minimerar oönskade effekter som klustring, vilket kan äventyra materialets prestanda.
Att se framåt: utmaningar och möjligheter
Utvecklingen av ett nytt kvantmaterial med upp till 190 % kvanteffektivitet av forskare vid Lehigh University kan avsevärt främja soldrivna transporter, inklusive bilar, lastbilar och bussar.
Detta banbrytande material, som effektivt kan fånga ett brett spektrum av solljus, tar itu med de nuvarande begränsningarna för soldrivna fordon genom att tillhandahålla tillräckligt med energi för tyngre och långväga resor utan att vara beroende av fossila bränslen.
Att integrera dessa högeffektiva solceller i fordonskonstruktioner ger möjligheten att minska koldioxidutsläppen dramatiskt, särskilt i tunga fordon som bussar och lastbilar, där bränslekostnader och miljöpåverkan är betydande problem.
Eftersom dessa avancerade solceller vidareutvecklas för praktisk användning kan de förändra ekonomisk och miljömässig dynamik globalt. Att minska driftskostnaderna för fordon och koldioxidutsläppen kan leda till betydande ekonomiska besparingar och förbättrad folkhälsa genom renare luft.
Dessutom skulle en övergång till soldrivna fordon minska det globala beroendet av olja, öka den geopolitiska stabiliteten och främja skapandet av arbetstillfällen i sektorer för förnybar energi. Denna förändring representerar ett avgörande steg mot hållbara globala transporter, i linje med bredare miljömål och banar väg för en renare, mer hållbar framtid.
Även om resultaten är lovande, ligger en väg framåt innan det här materialet kommersialiseras. Att integrera detta nya kvantmaterial i befintliga solenergisystem kräver ytterligare forskning och utveckling. Även om den är avancerad, måste produktionsprocessen skalas upp för praktisk tillämpning inom solenergiindustrin.
De potentiella fördelarna med denna teknik är enorma. Genom att avsevärt öka effektiviteten hos solceller kan vi ta steg mot mer hållbara energilösningar, minska vårt beroende av fossila bränslen och minska miljöpåverkan från energiproduktion.
Arbetet av professor Chinedu Ekuma och hans team vid Lehigh University representerar ett betydande steg framåt inom solcellsområdet. Deras utveckling utmanar befintliga gränser och öppnar nya vägar för framtiden för förnybar energi. Allt eftersom denna teknik fortskrider kan den leda till mer överkomliga och effektiva solenergisystem, vilket gör solenergi mer tillgänglig över hela världen och hjälper till att upprätthålla globala energibehov.
Om författaren
Robert Jennings är medutgivare av InnerSelf.com tillsammans med sin fru Marie T Russell. Han gick på University of Florida, Southern Technical Institute och University of Central Florida med studier i fastigheter, stadsutveckling, ekonomi, arkitekturteknik och grundutbildning. Han var medlem av US Marine Corps och US Army efter att ha befäl över ett fältartilleribatteri i Tyskland. Han arbetade med fastighetsfinansiering, konstruktion och utveckling i 25 år innan han startade InnerSelf.com 1996.
InnerSelf är dedikerat till att dela information som gör det möjligt för människor att göra utbildade och insiktsfulla val i sitt personliga liv, för det allmännas bästa och för planetens välbefinnande. InnerSelf Magazine har publicerats i 30+ år i antingen tryckt (1984-1995) eller online som InnerSelf.com. Vänligen stödja vårt arbete.
Creative Commons 4.0
Den här artikeln är licensierad enligt en Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0-licens. Attribut författaren Robert Jennings, InnerSelf.com. Länk tillbaka till artikeln Denna artikel publicerades ursprungligen på InnerSelf.com
