Hat év fejlesztés után a holland technológiai startup napelemes elektromos járműve, a „0” készen áll a debütálásra. Ez az innovatív jármű azzal büszkélkedhet, hogy akár hónapokat is elbír töltés nélkül, és új mércét állít fel az elektromos közlekedés hatékonyságában.
A Lehigh Egyetem kutatói új kvantumanyagot fejlesztettek ki ami jelentősen forradalmasíthatja a napelemek hatékonyságát. Ez az innovatív anyag, amely a rezet, a germánium-szelenidet (GeSe) és az ón-szulfidot (SnS) egyesíti, akár 190%-os külső kvantumhatékonyságot (EQE) is bemutatott. Ez a szám meghaladja a hagyományos hatékonysági határokat, és olyan áttörésre utal, amely átalakíthatja a napenergia-gyűjtést.
A hatékonysági áttörés megértése
A napelemek a napfényt elektromos árammá alakítják át, és hatékonyságukat az EQE méri, amely hagyományosan 100%-ban max. Ez a 100%-os hatásfok azt jelenti, hogy minden fényfoton egy elektron elektromosságot generál. A Lehigh-ben kifejlesztett új anyag azonban egy többszörös excitongenerálás (MEG) néven ismert mechanizmust alkalmaz, ahol a nagy energiájú fotonok egynél több elektront is képesek előállítani, így a hatásfok a 100%-os határon túlra tolható.
Ami ezt az anyagot különbözteti meg, az az, hogy „köztes sávos állapotokat” használ – az anyagon belüli specifikus energiaszinteket, amelyek fokozzák a napenergia átalakító képességét. Ezek az energiaszintek ideálisak a hagyományos napelemek által elpazarolt fotonok kiaknázására. Az anyag a napenergia spektrumának szélesebb tartományába nyúlik be azáltal, hogy további fényt nyel el az infravörös és a látható spektrumban, ezáltal fokozza az elektromos áramtermelést.
Tudomány az innováció mögött
A vékonyrétegű napelem vázlata CuxGeSe/SnS aktív réteggel. Köszönetnyilvánítás: Ekuma Lab / Lehigh Egyetem
Az anyag lenyűgöző teljesítménye a molekuláris szintű pontos szerkezeti manipulációban gyökerezik. A rézatomok GeSe és SnS rétegekbe való beillesztésével a kutatók szorosan kötött, kétdimenziós szerkezetet hoztak létre, amely lehetővé teszi az anyaggal való egyedi fotonkölcsönhatásokat. Ezek a kölcsönhatások a van der Waals-résekben – az anyag rétegei közötti apró terekben, ahol a rézatomok találhatók.
Kiterjedt számítógépes szimulációkkal és kísérleti módszerekkel a csapat olyan technikát fejlesztett ki, amely lehetővé teszi a rézatomok pontos elhelyezését, minimalizálva a nem kívánt hatásokat, például a klaszterezést, amely veszélyeztetheti az anyag teljesítményét.
Előretekintés: Kihívások és lehetőségek
A Lehigh Egyetem kutatói által akár 190%-os kvantumhatékonyságú új kvantumanyag kifejlesztése jelentősen előmozdíthatja a napenergiával működő közlekedést, beleértve az autókat, teherautókat és buszokat.
Ez az áttörő anyag, amely képes hatékonyan megragadni a napfény széles spektrumát, és megfelel a napenergiával működő járművek jelenlegi korlátainak, mivel elegendő energiát biztosít a nehezebb és hosszú távú utazásokhoz anélkül, hogy fosszilis tüzelőanyagokra támaszkodna.
Ezeknek a nagy hatásfokú napelemeknek a járműtervekbe való integrálása lehetőséget kínál a szén-dioxid-kibocsátás drámai csökkentésére, különösen az olyan nagy igénybevételű járművekben, mint a buszok és teherautók, ahol az üzemanyagköltségek és a környezeti hatás jelentős aggodalomra ad okot.
Mivel ezeket a fejlett napelemeket gyakorlati felhasználásra továbbfejlesztik, globálisan átalakíthatják a gazdasági és környezeti dinamikát. A járművek üzemeltetési költségeinek és szén-dioxid-kibocsátásának csökkentése jelentős pénzügyi megtakarításokat és a közegészségügy javulását eredményezheti a tisztább levegő révén.
Ezenkívül a napenergiával működő járművekre való átállás csökkentené az olajtól való globális függőséget, fokozná a geopolitikai stabilitást, és elősegítené a munkahelyteremtést a megújuló energiaágazatokban. Ez az elmozdulás döntő lépést jelent a fenntartható globális közlekedés felé, amely igazodik a tágabb környezetvédelmi célokhoz, és előkészíti az utat a tisztább, fenntarthatóbb jövő felé.
Bár az eredmények ígéretesek, az anyag kereskedelmi forgalomba hozatala előtt még egy út áll előttünk. Ennek az új kvantumanyagnak a meglévő napenergia-rendszerekbe való integrálása további kutatást és fejlesztést igényel. Bár fejlett, a gyártási folyamatot bővíteni kell a napenergia-ipar gyakorlati alkalmazásához.
Ennek a technológiának a lehetséges előnyei hatalmasak. A napelemek hatékonyságának jelentős növelésével előrelépéseket tehetünk a fenntarthatóbb energiamegoldások felé, csökkentve a fosszilis tüzelőanyagoktól való függőségünket és csökkentve az energiatermelés környezeti hatását.
Chinedu Ekuma professzor és csapata a Lehigh Egyetemen végzett munkája jelentős előrelépést jelent a fotovoltaika területén. Fejlesztésük kihívás elé állítja a meglévő korlátokat, és új utakat nyit meg a megújuló energia jövője előtt. Ahogy ez a technológia fejlődik, megfizethetőbb és hatékonyabb napenergia-rendszerekhez vezethet, így a napenergia világszerte elérhetőbbé válik, és hozzájárulhat a globális energiaszükségletek fenntartásához.
A szerzőről
Robert Jennings az InnerSelf.com társkiadója feleségével, Marie T Russell-lel. A Floridai Egyetem Déli Műszaki Intézetében és a Közép-Floridai Egyetemen tanult ingatlanügyekkel, városfejlesztéssel, pénzügyekkel, építészmérnökséggel és alapfokú oktatással. Tagja volt az amerikai tengerészgyalogságnak és az amerikai hadseregnek, miután egy tábori tüzérségi üteget irányított Németországban. 25 évig az ingatlanfinanszírozás, építés és fejlesztés területén dolgozott, mielőtt 1996-ban elindította az InnerSelf.com-ot.
Az InnerSelf elkötelezte magát az olyan információk megosztása iránt, amelyek lehetővé teszik az emberek számára, hogy művelt és éleslátású döntéseket hozzanak személyes életükben, a közjó és a bolygó jóléte érdekében. Az InnerSelf Magazine több mint 30 éve jelenik meg nyomtatott formában (1984-1995) vagy online InnerSelf.com néven. Kérjük, támogassa munkánkat.
Creative Commons 4.0
Ez a cikk a Creative Commons Nevezd meg! Ossza meg az 4.0 licencét. Nevezze meg a szerzőt Robert Jennings, az InnerSelf.com. Link vissza a cikkhez Ez a cikk eredetileg megjelent InnerSelf.com
