Podczas poszukiwań lepszych materiałów niż wcześniej, Lehigh University opracował wyjątkowy, wysoce wydajny materiał. Naukowcy uważają, że ten materiał z 190% wydajnym kwantem Lehigh University może ulepszyć panele słoneczne. Oczekuje się, że ogniwa słoneczne nowej generacji będą dzięki temu wysoce wydajne.
Nowy materiał opracowany przez Uniwersytet Lehigh został wykorzystany jako aktywna warstwa prototypowa ogniw słonecznych. Ku ich zaskoczeniu, charakteryzuje się on średnim współczynnikiem absorpcji fotowoltaicznej na poziomie 80% i wysokim współczynnikiem generowania nośników fotowzbudzonych.
Co więcej, zaobserwowali oni również około 190% sprawności zewnętrznej wydajności kwantowej (EQE). Świadczy to o możliwości przekroczenia limitu sprawności materiałów krzemowych i wykorzystania materiałów kwantowych do nowych poziomów PV.
Profesor fizyki Chinedu Ekuma powiedział: „Praca ta stanowi znaczący krok naprzód w naszym zrozumieniu i rozwoju zrównoważonych rozwiązań energetycznych, podkreślając innowacyjne podejścia, które mogą na nowo zdefiniować efektywność energetyczną i dostępność energii słonecznej w niedalekiej przyszłości”.
Materiały te, określane mianem generacji wielu ekscytonów (MEG), wymagają dalszych badań, zanim osiągną swój cel, jakim jest szeroka komercjalizacja.
Właściwości materiału kwantowego o wydajności 190%
- Materiały te precyzyjnie wychwytują taką samą ilość energii fotonowej, jaką tracą tradycyjne ogniwa słoneczne.
- Co więcej, proces nie wyklucza produkcja i odbicie ciepła.
- Nowo odkryty materiał jest niezwykle wydajny ze względu na swoją unikalne stany pasma pośredniego.
- Te konkretne poziomy energii są umiejscowione w strukturze elektronicznej materiału, co czyni je idealnymi do przetwarzania energii słonecznej.
- Poziomy energii wewnątrz optymalnego podpasma mają stany wypełnione energią.
- Materiał skutecznie wytwarza ładowarki nośników i pochłania światło słoneczne. do 0.78 i 1.26 elektronowoltów.
- Materiał ten również wykazuje wysoki poziom absorpcji w zakresie widzialnym i podczerwonym widma elektromagnetycznego.
oprogramowania
Po przeprowadzeniu obszernego komputerowego modelowania systemu, prof. Ekuma opracował ten prototyp jako dowód słuszności swojej koncepcji.
- Ten nowy materiał powstaje w wyniku przewaga luk van der Waalsa. Są to małe szczeliny wielkości atomów znajdujące się pomiędzy warstwami dwuwymiarowych materiałów.
- Te przerwy są skutecznie wykorzystywane do wstawiania interkalacji innych materiałów w warstwy. wzmacnia lub dostraja właściwości materiału.
- Postępując zgodnie z tym podejściem, miedź zerowartościową wprowadzono pomiędzy warstwy selenku germanu (GeSe) i siarczku cyny (SnS), tworząc dwuwymiarowy materiał.
Wyjaśnił: „Szybka reakcja i zwiększona wydajność wyraźnie wskazują na potencjał Cu-interkalowanego GeSe/SnS jako materiału kwantowego do wykorzystania w zaawansowanych zastosowaniach fotowoltaicznych, co otwiera drogę do zwiększenia wydajności konwersji energii słonecznej”.
„To obiecujący kandydat na ogniwa słoneczne nowej generacji o wysokiej wydajności, które odegrają kluczową rolę w zaspokajaniu światowego zapotrzebowania na energię” – dodał prof.
Prof. Ekuma wskazuje, że technika stosowana w tym procesie jest już wysoce zaawansowana. Mimo że 190% wydajne kwantowe rozwiązanie Lehigh University mogłoby udoskonalić panele słoneczne, konieczne są dalsze badania i rozwój. Dopiero wtedy można uznać je za nadające się do zintegrowania z obecnie używanymi systemami energii słonecznej.
Źródło : Materiał kwantowy CuxGeSe/SnS do zastosowań fotowoltaicznych
