Mentre cercava materiali migliori di prima, la Lehigh University ha sviluppato un materiale unico altamente efficiente. I ricercatori ritengono che questo materiale con il 190% di efficienza quantistica della Lehigh University potrebbe migliorare i pannelli solari. Si prevede che le celle solari di prossima generazione saranno altamente efficienti grazie a questo.
Il nuovo materiale sviluppato dalla Lehigh University è stato utilizzato come strato prototipo attivo nelle celle solari. Con loro grande sorpresa, ha mostrato un tasso di assorbimento fotovoltaico medio dell'80% e un'elevata velocità di generazione di portatori di carica fotoeccitati.
Inoltre, hanno riscontrato un'efficienza quantica esterna (EQE) di circa il 190%. Ciò dimostra la possibilità di superare il limite di efficienza dei materiali al silicio e di utilizzare materiali quantistici per raggiungere nuovi livelli nel settore fotovoltaico.
Il professor Chinedu Ekuma , docente di fisica, ha dichiarato: "Questo lavoro rappresenta un significativo passo avanti nella nostra comprensione e nello sviluppo di soluzioni energetiche sostenibili, mettendo in luce approcci innovativi che potrebbero ridefinire l'efficienza e l'accessibilità dell'energia solare nel prossimo futuro".
Questi materiali, denominati MEG (Multiple Exciton Generation), necessitano ancora di ulteriori ricerche per raggiungere il loro scopo e poter essere ampiamente commercializzati.
Proprietà del materiale quantistico efficiente al 190%
- Questi materiali catturano con precisione la quantità di energia fotonica persa dalle celle solari tradizionali.
- Inoltre, il processo non esclude produzione e riflessione del calore.
- Il materiale appena scoperto è altamente efficiente grazie alla sua stati di banda intermedia unici.
- Questi livelli energetici specifici sono inseriti nella struttura elettronica del materiale, rendendoli ideali per la conversione dell'energia solare.
- I livelli energetici all'interno della sottobanda ottimale presentano stati pieni di energia.
- Il materiale produce in modo efficiente i caricatori del vettore e assorbe la luce solare fino a 0.78 e 1.26 elettronvolt.
- Anche nelle regioni visibili e infrarosse dello spettro elettromagnetico questo materiale mostra elevati livelli di assorbimento.
Mercato
Dopo un'ampia modellazione computerizzata del sistema, il Prof. Ekuma ha sviluppato questo prototipo come prova del suo concetto.
- Questo nuovo materiale è creato prendendo vantaggio dei gap di van der Waals. Si tratta di piccoli spazi atomici che si trovano tra gli strati di materiali bidimensionali.
- Questi spazi vengono utilizzati efficacemente per inserire altri materiali intercalati all'interno degli strati. migliora o ottimizza le proprietà del materiale.
- Seguendo questo approccio, il rame zerovalente è stato inserito tra gli strati di seleniuro di germanio (GeSe) e solfuro di stagno (SnS), un materiale bidimensionale.
Ha spiegato: "La sua rapida risposta e la maggiore efficienza indicano fortemente il potenziale del GeSe/SnS intercalato con Cu come materiale quantistico per l'uso in applicazioni fotovoltaiche avanzate, offrendo una strada per miglioramenti dell'efficienza nella conversione dell'energia solare".
"È un candidato promettente per lo sviluppo di celle solari di nuova generazione ad alta efficienza, che svolgeranno un ruolo cruciale nel soddisfare il fabbisogno energetico globale", ha aggiunto il Prof.
Il Prof. Ekuma sottolinea che la tecnica utilizzata durante il processo è già molto avanzata. Anche se il quantum efficiente al 190% della Lehigh University potrebbe migliorare i pannelli solari, sono necessarie ulteriori ricerche e sviluppi. Solo allora potrà essere considerato idoneo all'integrazione nei sistemi di energia solare attualmente utilizzati.
Fonte : Materiale quantistico CuxGeSe/SnS per applicazioni fotovoltaiche
