Efter seks års udvikling er den hollandske teknologistartups solcelledrevne EV, kaldet '0'eren, klar til at få sin debut. Dette innovative køretøj kan prale af evnen til at køre måneder uden at skulle genoplades, hvilket sætter en ny standard for effektivitet i elektrisk transport. 

Forskere fra Lehigh University har udviklet et nyt kvantemateriale der kan revolutionere effektiviteten af ​​solpaneler markant. Dette innovative materiale, der kombinerer kobber, germaniumselenid (GeSe) og tinsulfid (SnS), har vist en ekstern kvanteeffektivitet (EQE) på op til 190%. Dette tal overstiger de konventionelle effektivitetsgrænser, hvilket tyder på et gennembrud, der kunne transformere solenergihøst.

Forståelse af effektivitetsgennembruddet

Solceller omdanner sollys til elektricitet, og deres effektivitet måles af EQE, som traditionelt maxer 100 %. Denne 100 % effektivitet betyder, at hver foton af lys genererer en elektron elektricitet. Men det nye materiale udviklet hos Lehigh bruger en mekanisme kendt som multiple exciton generation (MEG), hvor højenergifotoner kan producere mere end én elektron og dermed skubbe effektiviteten ud over 100% barrieren.

Det, der adskiller dette materiale, er dets brug af "mellemliggende båndtilstande" - specifikke energiniveauer i materialet, der forbedrer dets evne til at konvertere solenergi. Disse energiniveauer er ideelt placeret til at udnytte fotoner, som konventionelle solceller ville spilde. Materialet indgår i et bredere område af solspektret ved at absorbere yderligere lys i de infrarøde og synlige spektrum og derved øge elproduktionen.

Videnskaben bag innovationen

 
Skematisk af tyndfilmssolcellen med CuxGeSe/SnS som det aktive lag. Kredit: Ekuma Lab / Lehigh University

Materialets imponerende ydeevne er forankret i den præcise strukturelle manipulation på molekylært niveau. Ved at indsætte kobberatomer i lag af GeSe og SnS har forskerne skabt en tæt bundet, todimensionel struktur, der muliggør unikke fotoninteraktioner med materialet. Disse interaktioner forekommer inden for van der Waals-huller - små mellemrum mellem lagene af materialet, hvor kobberatomerne er.

Gennem omfattende computersimuleringer og eksperimentelle metoder har holdet finpudset en teknik, der giver mulighed for den nøjagtige placering af kobberatomer, hvilket minimerer uønskede effekter som klyngedannelse, som kan kompromittere materialets ydeevne.

At se fremad: Udfordringer og muligheder

Udviklingen af ​​et nyt kvantemateriale med op til 190 % kvanteeffektivitet af forskere ved Lehigh University kan markant fremme solcelledrevet transport, herunder biler, lastbiler og busser.

Dette banebrydende materiale, der effektivt er i stand til at fange et bredt spektrum af sollys, adresserer de nuværende begrænsninger for solcelledrevne køretøjer ved at levere tilstrækkelig energi til tungere og langdistancerejser uden afhængighed af fossile brændstoffer.

At integrere disse højeffektive solceller i køretøjsdesign giver mulighed for at reducere kulstofemissioner dramatisk, især i tunge køretøjer som busser og lastbiler, hvor brændstofomkostninger og miljøpåvirkning er væsentlige bekymringer.

Da disse avancerede solceller videreudvikles til praktisk brug, kan de transformere økonomisk og miljømæssig dynamik globalt. Reduktion af driftsomkostninger og kulstofemissioner kan føre til betydelige økonomiske besparelser og forbedret folkesundhed gennem renere luft.

Desuden vil et skift til solcelledrevne køretøjer mindske den globale afhængighed af olie, øge den geopolitiske stabilitet og fremme jobskabelsen i vedvarende energisektorer. Dette skift repræsenterer et afgørende skridt i retning af bæredygtig global transport, der tilpasser sig bredere miljømål og baner vejen for en renere og mere bæredygtig fremtid.

Selvom resultaterne er lovende, er der en vej forud, før dette materiale kommercialiseres. At integrere dette nye kvantemateriale i eksisterende solenergisystemer kræver yderligere forskning og udvikling. Selvom den er avanceret, skal produktionsprocessen skaleres op til praktisk anvendelse i solenergiindustrien.

De potentielle fordele ved denne teknologi er enorme. Ved at øge effektiviteten af ​​solceller markant kan vi gøre fremskridt i retning af mere bæredygtige energiløsninger, reducere vores afhængighed af fossile brændstoffer og mindske miljøpåvirkningen af ​​energiproduktion.

Arbejdet af professor Chinedu Ekuma og hans team på Lehigh University repræsenterer et betydeligt spring fremad inden for solcelleanlæg. Deres udvikling udfordrer eksisterende grænser og åbner nye veje for fremtiden for vedvarende energi. Efterhånden som denne teknologi skrider frem, kan den føre til mere overkommelige og effektive solenergisystemer, der gør solenergi mere tilgængelig på verdensplan og hjælper med at opretholde globale energibehov.

Om forfatteren

Robert Jennings er medudgiver af InnerSelf.com sammen med sin kone Marie T Russell. Han gik på University of Florida, Southern Technical Institute og University of Central Florida med studier i fast ejendom, byudvikling, finans, arkitektonisk teknik og grunduddannelse. Han var medlem af US Marine Corps og US Army efter at have kommanderet et feltartilleribatteri i Tyskland. Han arbejdede med ejendomsfinansiering, byggeri og udvikling i 25 år, før han startede InnerSelf.com i 1996.

InnerSelf er dedikeret til at dele information, der giver folk mulighed for at træffe veluddannede og indsigtsfulde valg i deres personlige liv, til gavn for almene og for planetens velbefindende. InnerSelf Magazine er i sin 30+-årige udgivelse i enten trykt (1984-1995) eller online som InnerSelf.com. Understøtt venligst vores arbejde.

 Creative Commons 4.0

Denne artikel er licenseret under en Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0-licens. Tilskriv forfatteren Robert Jennings, InnerSelf.com. Link tilbage til artiklen Denne artikel blev oprindeligt vist på InnerSelf.com