リーハイ大学は、これまでよりも優れた材料を模索する中で、独自の高効率材料を開発しました。研究者たちは、リーハイ大学の190%効率の量子を持つこの材料が、太陽電池パネルを改善できると考えています。これにより、次世代の太陽電池が高効率になることが期待されています。
リーハイ大学が開発した新素材は、太陽電池の活性プロトタイプ層として使用された。驚くべきことに、この素材は平均80%の光電吸収率と高い光励起キャリア生成率を示した。
さらに、外部量子効率（EQE）も約190%という高い値を示した。これは、シリコン材料の効率限界を超え、量子材料を用いた太陽光発電を新たなレベルに引き上げる可能性を示唆している。
物理学教授のチネドゥ・エクマ氏は、「この研究は、持続可能なエネルギーソリューションの理解と開発において大きな飛躍を遂げたものであり、近い将来、太陽エネルギーの効率と利用可能性を再定義する可能性のある革新的なアプローチを示している」と述べた。
多重励起子生成（MEG）と呼ばれるこれらの材料は、広く商品化されるという目標を達成するためにはまださらなる研究が必要です。
190%効率の量子材料の特性
- 従来の太陽電池で失われる光子エネルギーの量は、これらの材料によって正確に捕捉されます。
- さらに、プロセス 除外しない 熱の発生と反射。
- 新しく発見された材料は、 ユニークな中間バンド状態。
- これらの特定のエネルギーレベルは材料の電子構造内に配置されており、太陽エネルギーの変換に最適です。
- 最適なサブバンド内のエネルギー レベルは、エネルギーが満たされた状態になります。
- 材料はキャリアチャージャーを効率的に生成し、太陽光を吸収します 最大 0.78 および 1.26 電子ボルト。
- この物質は、電磁スペクトルの可視領域と赤外線領域でも高い吸収レベルを示します。
開発
エクマ教授は、システムの徹底的なコンピューターモデリングを行った後、自身のコンセプトの証明としてこのプロトタイプを開発しました。
- この新しい素材は、 ファンデルワールスギャップの利点。 これらは、2 次元材料の層の間に見られる原子の小さな隙間です。
- これらの隙間は、層内に他の材料を挿入するために効果的に使用されます。 材料の特性を強化または調整する.
- このアプローチに従って、2次元材料であるセレン化ゲルマニウム（GeSe）と硫化スズ（SnS）の層の間にゼロ価銅が挿入されました。
同氏は、「その迅速な応答と向上した効率は、Cu インターカレーション GeSe/SnS が先進的な太陽光発電アプリケーションで使用できる量子材料として潜在的可能性を強く示しており、太陽エネルギー変換の効率向上への道を開くものである」と説明した。
「これは次世代の高効率太陽電池の開発において有望な候補であり、世界のエネルギー需要への対応において重要な役割を果たすだろう」と教授はさらに付け加えた。
エクマ教授は、このプロセスで使用されている技術はすでに非常に進歩していると指摘しています。リーハイ大学の 190% 効率の量子はソーラーパネルを改善する可能性がありますが、さらなる研究開発が必要です。そうして初めて、現在使用されている太陽エネルギーシステムに統合するのに適していると考えられます。
