Aiempaa parempia materiaaleja etsiessään Lehigh University kehitti ainutlaatuisen erittäin tehokkaan materiaalin. Tutkijat uskovat, että tämä materiaali Lehigh Universityn 190 % tehokkaalla kvantilla voisi parantaa aurinkopaneeleja. On odotettavissa, että seuraavan sukupolven aurinkokennot ovat erittäin tehokkaita tämän ansiosta.
Lehighin yliopiston kehittämää uutta materiaalia käytettiin aurinkokennojen aktiivisena prototyyppikerroksena. Yllätykseksi sen keskimääräinen aurinkosähkön absorptionopeus on 80 % ja valoherätettyjen varauksenkuljettajien muodostumisnopeus on korkea.
Lisäksi he havaitsivat ulkoisen kvanttihyötysuhteen (EQE) noin 190 %:n hyötysuhteen. Tämä osoittaa, että piimateriaalien hyötysuhderaja on mahdollista ylittää ja kvanttimateriaaleja voidaan käyttää aurinkosähkössä uudelle tasolle.
Fysiikan professori Chinedu Ekuma sanoi: ”Tämä työ edustaa merkittävää harppausta kestävien energiaratkaisujen ymmärryksessä ja kehittämisessä ja korostaa innovatiivisia lähestymistapoja, jotka voisivat määritellä aurinkoenergian tehokkuuden ja saatavuuden uudelleen lähitulevaisuudessa.”
Nämä materiaalit, joita kutsutaan nimellä Multiple Exciton Generation (MEG), tarvitsevat vielä lisää tutkimusta saavuttaakseen tavoitteensa tulla laajasti kaupallisiksi.
190 % tehokkaan kvanttimateriaalin ominaisuudet
- Nämä materiaalit sieppaavat tarkasti perinteisten aurinkokennojen menettämän fotonienergian määrän.
- Lisäksi prosessi ei sulje pois lämmöntuotanto ja heijastus.
- Äskettäin löydetty materiaali on erittäin tehokas sen vuoksi ainutlaatuiset välikaistatilat.
- Nämä tietyt energiatasot on sijoitettu materiaalin elektroniseen rakenteeseen, mikä tekee niistä ihanteellisia aurinkoenergian muuntamiseen.
- Optimaalisen osakaistan energiatasoilla on energiatäytettyjä tiloja.
- Materiaali tuottaa tehokkaasti kantajalaturit ja imee auringonvaloa 0.78 ja 1.26 elektronivolttiin asti.
- Myös tällä materiaalilla on korkeat absorptiotasot sähkömagneettisen spektrin näkyvällä ja infrapuna-alueella.
Kehitys
Järjestelmän laajan tietokonemallinnuksen jälkeen prof. Ekuma kehitti tämän prototyypin todisteeksi konseptistaan.
- Tämä uusi materiaali syntyy ottamalla van der Waalsin aukkojen etu. Nämä ovat atomisia pieniä rakoja, jotka löytyvät kaksiulotteisten materiaalien kerrosten väliltä.
- Näitä rakoja käytetään tehokkaasti lisäämään muita materiaaleja kerrosten sisään. Se parantaa tai virittää materiaalin ominaisuuksia.
- Tämän lähestymistavan mukaisesti nollavalenssista kuparia lisättiin germaniumselenidin (GeSe) ja tinasulfidin (SnS), kaksiulotteisen materiaalin, kerrosten väliin.
Hän selitti: "Sen nopea vaste ja parantunut tehokkuus osoittavat vahvasti Cu-interkaloidun GeSe/SnS:n potentiaalin kvanttimateriaalina käytettäväksi kehittyneissä aurinkosähkösovelluksissa, mikä tarjoaa mahdollisuuden tehostaa aurinkoenergian muuntamista."
”Se on lupaava ehdokas seuraavan sukupolven, tehokkaiden aurinkokennojen kehittämiseen, joilla on ratkaiseva rooli maailmanlaajuisten energiantarpeiden tyydyttämisessä”, professori lisäsi.
Professori Ekuma huomauttaa, että prosessin aikana käytetty tekniikka on jo pitkälle kehittynyttä. Vaikka Lehigh Universityn 190 % tehokkaalla kvantilla voitaisiin parantaa aurinkopaneeleja, lisätutkimusta ja kehitystä tarvitaan. Vain silloin sitä voidaan pitää sopivana integroitavaksi nykyisin käytössä oleviin aurinkoenergiajärjestelmiin.
Lähde : CuxGeSe/SnS-kvanttimateriaali aurinkosähkösovelluksiin
