Etter seks år med utvikling er den nederlandske teknologistartupens solcelledrevne elbil, kalt '0'en, klar til å debutere. Dette innovative kjøretøyet kan skryte av muligheten til å gå måneder uten å måtte lades opp, og setter en ny standard for effektivitet innen elektrisk transport. 

Forskere fra Lehigh University har utviklet et nytt kvantemateriale som kan revolusjonere effektiviteten til solcellepaneler betydelig. Dette innovative materialet, som kombinerer kobber, germaniumselenid (GeSe) og tinnsulfid (SnS), har vist en ekstern kvanteeffektivitet (EQE) på opptil 190 %. Dette tallet overgår de konvensjonelle effektivitetsgrensene, noe som antyder et gjennombrudd som kan forvandle høsting av solenergi.

Forstå effektivitetsgjennombruddet

Solceller konverterer sollys til elektrisitet, og deres effektivitet måles av EQE, som tradisjonelt sett maksimalt er 100 %. Denne 100 % effektiviteten betyr at hvert foton av lys genererer ett elektron med elektrisitet. Imidlertid bruker det nye materialet utviklet ved Lehigh en mekanisme kjent som multippel eksitongenerering (MEG), der høyenergifotoner kan produsere mer enn ett elektron, og dermed skyve effektiviteten utover 100%-barrieren.

Det som skiller dette materialet er bruken av "mellombåndtilstander" - spesifikke energinivåer i materialet som forbedrer dets evne til å konvertere solenergi. Disse energinivåene er ideelt plassert for å utnytte fotoner som konvensjonelle solceller ville kaste bort. Materialet slår inn i et bredere spekter av solspekteret ved å absorbere ekstra lys i de infrarøde og synlige spektrene, og øker dermed elektrisitetsproduksjonen.

Vitenskapen bak innovasjonen

 
Skjematisk av tynnfilmsolcellen med CuxGeSe/SnS som det aktive laget. Kreditt: Ekuma Lab / Lehigh University

Materialets imponerende ytelse er forankret i den nøyaktige strukturelle manipulasjonen på molekylært nivå. Ved å sette inn kobberatomer i lag med GeSe og SnS, har forskerne skapt en tett bundet, todimensjonal struktur som muliggjør unike fotoninteraksjoner med materialet. Disse interaksjonene skjer innenfor van der Waals-hull - små mellomrom mellom lagene av materialet der kobberatomene ligger.

Gjennom omfattende datasimuleringer og eksperimentelle metoder har teamet finpusset en teknikk som muliggjør nøyaktig plassering av kobberatomer, og minimerer uønskede effekter som klynging, som kan kompromittere materialets ytelse.

Se fremover: Utfordringer og muligheter

Utviklingen av et nytt kvantemateriale med opptil 190 % kvanteeffektivitet av forskere ved Lehigh University kan betydelig fremme solcelledrevet transport, inkludert biler, lastebiler og busser.

Dette banebrytende materialet, som effektivt kan fange opp et bredt spekter av sollys, adresserer de nåværende begrensningene til solcelledrevne kjøretøy ved å gi tilstrekkelig energi for tyngre og langdistansereiser uten å være avhengig av fossilt brensel.

Å integrere disse høyeffektive solcellene i kjøretøydesign gir muligheten til å redusere karbonutslipp dramatisk, spesielt i tunge kjøretøyer som busser og lastebiler, der drivstoffkostnader og miljøpåvirkning er betydelige bekymringer.

Ettersom disse avanserte solcellene videreutvikles for praktisk bruk, kan de transformere økonomisk og miljømessig dynamikk globalt. Å redusere driftskostnader og karbonutslipp kan føre til betydelige økonomiske besparelser og forbedret folkehelse gjennom renere luft.

Videre vil overgang til solcelledrevne kjøretøy redusere den globale avhengigheten av olje, forbedre geopolitisk stabilitet og fremme jobbskaping i sektorer for fornybar energi. Dette skiftet representerer et avgjørende skritt mot bærekraftig global transport, i tråd med bredere miljømål og baner vei for en renere og mer bærekraftig fremtid.

Mens resultatene er lovende, er det en vei foran kommersialisering av dette materialet. Å integrere dette nye kvantematerialet i eksisterende solenergisystemer krever ytterligere forskning og utvikling. Selv om den er avansert, må produksjonsprosessen skaleres opp for praktisk anvendelse i solenergiindustrien.

De potensielle fordelene med denne teknologien er enorme. Ved å øke effektiviteten til solceller betydelig, kan vi gjøre fremskritt mot mer bærekraftige energiløsninger, redusere vår avhengighet av fossilt brensel og redusere miljøpåvirkningen av energiproduksjon.

Arbeidet til professor Chinedu Ekuma og hans team ved Lehigh University representerer et betydelig sprang fremover innen fotovoltaikk. Utviklingen deres utfordrer eksisterende grenser og åpner nye veier for fremtiden for fornybar energi. Etter hvert som denne teknologien utvikler seg, kan den føre til rimeligere og mer effektive solenergisystemer, noe som gjør solenergi mer tilgjengelig over hele verden og bidrar til å opprettholde globale energibehov.

om forfatteren

Robert Jennings er medutgiver av InnerSelf.com sammen med sin kone Marie T Russell. Han gikk på University of Florida, Southern Technical Institute og University of Central Florida med studier i eiendom, byutvikling, finans, arkitektonisk ingeniørfag og grunnskoleutdanning. Han var medlem av US Marine Corps og US Army etter å ha kommandert et feltartilleribatteri i Tyskland. Han jobbet med eiendomsfinansiering, konstruksjon og utvikling i 25 år før han startet InnerSelf.com i 1996.

InnerSelf er dedikert til å dele informasjon som lar folk ta utdannede og innsiktsfulle valg i deres personlige liv, til beste for allmennheten og for planetens velvære. InnerSelf Magazine er inne i sine 30+ år med utgivelse enten på trykk (1984-1995) eller online som InnerSelf.com. Vennligst støtte vårt arbeid.

 Creative Commons 4.0

Denne artikkelen er lisensiert under en Creative Commons Navngivelse-Del på samme 4.0-lisens. Egenskap forfatteren Robert Jennings, InnerSelf.com. Link tilbake til artikkelen Denne artikkelen opprinnelig dukket opp på InnerSelf.com