După șase ani de dezvoltare, EV alimentat cu energie solară al startup-ului olandez de tehnologie, denumit „the 0”, este gata să își facă debutul. Acest vehicul inovator se laudă cu capacitatea de a merge luni de zile fără a avea nevoie de reîncărcare, stabilind un nou standard de eficiență în transportul electric. 

Cercetătorii de la Universitatea Lehigh au dezvoltat un nou material cuantic care ar putea revoluționa semnificativ eficiența panourilor solare. Acest material inovator, care combină cuprul, seleniura de germaniu (GeSe) și sulfura de staniu (SnS), a demonstrat o eficiență cuantică externă (EQE) de până la 190%. Acest număr depășește limitele convenționale de eficiență, sugerând o descoperire care ar putea transforma recoltarea energiei solare.

Înțelegerea progresului în eficiență

Celulele solare convertesc lumina solară în electricitate, iar eficiența lor este măsurată de EQE, care în mod tradițional atinge maxim 100%. Această eficiență de 100% înseamnă că fiecare foton de lumină generează un electron de electricitate. Cu toate acestea, noul material dezvoltat la Lehigh folosește un mecanism cunoscut sub numele de generare de exciton multiplu (MEG), în care fotonii de înaltă energie pot produce mai mult de un electron, împingând astfel eficiența dincolo de bariera de 100%.

Ceea ce diferențiază acest material este utilizarea „stărilor de bandă intermediare” – niveluri specifice de energie din material care îi sporesc capacitatea de a converti energia solară. Aceste niveluri de energie sunt situate în mod ideal pentru a exploata fotonii pe care celulele solare convenționale i-ar risipi. Materialul atinge o gamă mai largă a spectrului solar prin absorbția luminii suplimentare în spectrurile infraroșu și vizibil, stimulând astfel generarea de electricitate.

Știința din spatele inovației

 
Schema celulei solare cu peliculă subțire cu CuxGeSe/SnS ca strat activ. Credit: Ekuma Lab / Universitatea Lehigh

Performanța impresionantă a materialului are rădăcinile în manipularea structurală precisă la nivel molecular. Prin inserarea atomilor de cupru în straturi de GeSe și SnS, cercetătorii au creat o structură bidimensională strâns legată, care permite interacțiuni unice ale fotonului cu materialul. Aceste interacțiuni au loc în golurile van der Waals - spații mici între straturile de material în care se află atomii de cupru.

Prin simulări pe calculator extinse și prin metode experimentale, echipa a perfecționat o tehnică care permite plasarea exactă a atomilor de cupru, minimizând efectele nedorite precum gruparea, care ar putea compromite performanța materialului.

Privind în perspectivă: provocări și oportunități

Dezvoltarea unui nou material cuantic cu o eficiență cuantică de până la 190% de către cercetătorii de la Universitatea Lehigh ar putea avansa semnificativ transportul alimentat cu energie solară, inclusiv mașini, camioane și autobuze.

Acest material inovator, capabil să capteze eficient un spectru larg de lumină solară, abordează limitările actuale ale vehiculelor alimentate cu energie solară, oferind suficientă energie pentru călătorii mai grele și pe distanțe lungi, fără a se baza pe combustibilii fosili.

Integrarea acestor celule solare de înaltă eficiență în designul vehiculelor oferă posibilitatea de a reduce în mod dramatic emisiile de carbon, în special la vehiculele de uz greu, cum ar fi autobuzele și camioanele, unde costurile cu combustibilul și impactul asupra mediului sunt preocupări semnificative.

Pe măsură ce aceste celule solare avansate sunt dezvoltate în continuare pentru utilizare practică, ele ar putea transforma dinamica economică și de mediu la nivel global. Reducerea costurilor operaționale ale vehiculelor și a emisiilor de carbon ar putea duce la economii financiare substanțiale și la îmbunătățirea sănătății publice prin aer mai curat.

În plus, trecerea către vehicule alimentate cu energie solară ar reduce dependența globală de petrol, ar spori stabilitatea geopolitică și ar promova crearea de locuri de muncă în sectoarele de energie regenerabilă. Această schimbare reprezintă un pas crucial către un transport global durabil, aliniindu-se la obiectivele de mediu mai largi și deschizând calea către un viitor mai curat și mai durabil.

Deși rezultatele sunt promițătoare, o cale este înainte de a comercializa acest material. Integrarea acestui nou material cuantic în sistemele de energie solară existente necesită cercetări și dezvoltare suplimentare. Deși avansat, procesul de producție trebuie extins pentru aplicare practică în industria energiei solare.

Beneficiile potențiale ale acestei tehnologii sunt vaste. Prin creșterea semnificativă a eficienței celulelor solare, putem face pași către soluții energetice mai durabile, reducând dependența noastră de combustibilii fosili și scăzând impactul asupra mediului al producției de energie.

Munca profesorului Chinedu Ekuma și a echipei sale de la Universitatea Lehigh reprezintă un salt înainte semnificativ în domeniul fotovoltaicului. Dezvoltarea lor provoacă limitele existente și deschide noi căi pentru viitorul energiei regenerabile. Pe măsură ce această tehnologie progresează, ar putea duce la sisteme de energie solară mai accesibile și mai eficiente, făcând energia solară mai accesibilă la nivel mondial și ajutând la susținerea nevoilor globale de energie.

Despre autor

Robert Jennings este co-editor al InnerSelf.com împreună cu soția sa Marie T Russell. A urmat Universitatea din Florida, Institutul Tehnic de Sud și Universitatea din Florida Centrală cu studii în domeniul imobiliar, dezvoltare urbană, finanțe, inginerie arhitecturală și învățământ primar. A fost membru al Corpului Marin al SUA și al Armatei SUA, după ce a comandat o baterie de artilerie de câmp în Germania. A lucrat în finanțare imobiliară, construcții și dezvoltare timp de 25 de ani înainte de a înființa InnerSelf.com în 1996.

InnerSelf este dedicat împărtășirii informațiilor care le permit oamenilor să facă alegeri educate și perspicace în viața lor personală, pentru binele comunității și pentru bunăstarea planetei. Revista InnerSelf se află în cei peste 30 de ani de publicare fie în format tipărit (1984-1995), fie online ca InnerSelf.com. Vă rugăm să ne sprijiniți munca.

 Creative Commons 4.0

Acest articol este licențiat sub o licență Creative Commons Atribuire-Distribuire identică 4.0. Atribuie autorul Robert Jennings, InnerSelf.com. Link înapoi la articol Acest articol a apărut inițial pe InnerSelf.com