Після шести років розробки голландський технологічний стартап на сонячних батареях EV під назвою «0» готовий до дебюту. Цей інноваційний транспортний засіб може похвалитися здатністю працювати місяцями без підзарядки, встановлюючи новий стандарт ефективності в електротранспорті. 

Дослідники з Університету Лехай розробили новий квантовий матеріал що може істотно змінити ефективність сонячних панелей. Цей інноваційний матеріал, що поєднує мідь, селенід германію (GeSe) і сульфід олова (SnS), продемонстрував зовнішню квантову ефективність (EQE) до 190%. Це число перевищує звичайні межі ефективності, що свідчить про прорив, який може трансформувати збір сонячної енергії.

Розуміння прориву в ефективності

Сонячні батареї перетворюють сонячне світло в електрику, і їх ефективність оцінюється EQE, який традиційно становить 100%. Ця 100% ефективність означає, що кожен фотон світла генерує один електрон електрики. Однак новий матеріал, розроблений у Lehigh, використовує механізм, відомий як множинна генерація екситонів (MEG), де високоенергетичні фотони можуть виробляти більше одного електрона, таким чином підвищуючи ефективність за межі 100%.

Що відрізняє цей матеріал від інших, так це використання «станів проміжної смуги» — специфічних рівнів енергії всередині матеріалу, які підвищують його здатність перетворювати сонячну енергію. Ці рівні енергії ідеально розташовані для використання фотонів, які звичайні сонячні батареї витрачали б даремно. Матеріал залучає ширший діапазон сонячного спектру, поглинаючи додаткове світло в інфрачервоному та видимому спектрах, тим самим підвищуючи виробництво електроенергії.

Наука за інноваціями

 
Схема тонкоплівкового сонячного елемента з CuxGeSe/SnS як активний шар. Авторство: Ekuma Lab / Lehigh University

Вражаюча продуктивність матеріалу заснована на точних структурних маніпуляціях на молекулярному рівні. Вставивши атоми міді в шари GeSe і SnS, дослідники створили міцно зв’язану двовимірну структуру, яка забезпечує унікальну взаємодію фотонів з матеріалом. Ці взаємодії відбуваються в ван-дер-ваальсових проміжках — крихітних проміжках між шарами матеріалу, де знаходяться атоми міді.

Завдяки широкому комп’ютерному моделюванню та експериментальним методам команда відточила техніку, яка дозволяє точно розташувати атоми міді, мінімізуючи небажані ефекти, такі як кластеризація, яка може поставити під загрозу продуктивність матеріалу.

Погляд у майбутнє: виклики та можливості

Розробка дослідниками з Університету Лехай нового квантового матеріалу з квантовою ефективністю до 190% може значно розвинути транспорт, який працює на сонячних батареях, зокрема автомобілі, вантажівки та автобуси.

Цей революційний матеріал, здатний ефективно вловлювати широкий спектр сонячного світла, усуває поточні обмеження транспортних засобів, що працюють на сонячних батареях, забезпечуючи достатньо енергії для більш важких і далеких подорожей без використання викопного палива.

Інтеграція цих високоефективних сонячних батарей у конструкції транспортних засобів дає можливість значно скоротити викиди вуглекислого газу, особливо у великовантажних транспортних засобах, таких як автобуси та вантажівки, де витрати на паливо та вплив на навколишнє середовище є серйозними проблемами.

Оскільки ці передові сонячні батареї вдосконалюються для практичного використання, вони можуть змінити економічну та екологічну динаміку в усьому світі. Зменшення експлуатаційних витрат на транспортні засоби та викидів вуглекислого газу може призвести до значної економії фінансів і покращити здоров’я населення завдяки чистішому повітрю.

Крім того, перехід до транспортних засобів на сонячних батареях зменшить глобальну залежність від нафти, посилить геополітичну стабільність і сприятиме створенню робочих місць у секторах відновлюваної енергії. Ця зміна являє собою важливий крок до сталого глобального транспорту, узгоджуючи його з ширшими екологічними цілями та прокладаючи шлях до чистішого та сталішого майбутнього.

Хоча результати є багатообіцяючими, шлях до комерціалізації цього матеріалу ще попереду. Інтеграція цього нового квантового матеріалу в існуючі системи сонячної енергії вимагає подальших досліджень і розробок. Незважаючи на просунутість, виробничий процес потребує розширення для практичного застосування в сонячній енергетиці.

Потенційні переваги цієї технології величезні. Значно підвищивши ефективність сонячних елементів, ми можемо зробити крок у напрямку більш стійких енергетичних рішень, зменшивши нашу залежність від викопного палива та зменшивши вплив виробництва енергії на навколишнє середовище.

Робота професора Чінеду Екуми та його команди з Університету Ліхай представляє значний стрибок у галузі фотоелектричних технологій. Їх розвиток кидає виклик існуючим обмеженням і відкриває нові шляхи для майбутнього відновлюваної енергетики. У міру розвитку цієї технології вона може призвести до більш доступних і ефективних систем сонячної енергії, що зробить сонячну енергію доступнішою в усьому світі та допоможе задовольнити глобальні енергетичні потреби.

Про автора

Роберт Дженнінгс є співвидавцем InnerSelf.com разом зі своєю дружиною Марі Т. Рассел. Він навчався в Університеті Флориди, Південному технічному інституті та Університеті Центральної Флориди, вивчаючи нерухомість, містобудування, фінанси, архітектурну інженерію та початкову освіту. Він був членом Корпусу морської піхоти США та армії США, командував батареєю польової артилерії в Німеччині. Він працював у сфері фінансування нерухомості, будівництва та розвитку протягом 25 років, перш ніж заснувати InnerSelf.com у 1996 році.

InnerSelf присвячений обміну інформацією, яка дозволяє людям робити освічені та глибокодумні рішення у своєму особистому житті на благо суспільства та добробуту планети. Журнал InnerSelf виходить понад 30 років у друкованому вигляді (1984-1995) або в Інтернеті як InnerSelf.com. Будь ласка, підтримайте нашу роботу.

 Creative Commons 4.0

Ця стаття ліцензується за ліцензією Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0. Приписати автора Роберт Дженнінгс, InnerSelf.com. Посилання назад до статті Ця стаття спочатку з'явилася на InnerSelf.com