Enquanto procurava por materiais melhores do que antes, a Lehigh University desenvolveu um material único altamente eficiente. Pesquisadores acreditam que esse material com o quantum de 190% de eficiência da Lehigh University poderia melhorar os painéis solares. Espera-se que as células solares da próxima geração sejam altamente eficientes por meio disso.
O novo material desenvolvido pela Universidade de Lehigh foi utilizado como camada ativa protótipo em células solares. Para surpresa dos pesquisadores, ele apresenta uma taxa média de absorção fotovoltaica de 80% e uma alta taxa de geração de portadores fotoexcitados.
Além disso, eles também observaram uma eficiência quântica externa (EQE) de cerca de 190%. Isso demonstra a possibilidade de ultrapassar o limite de eficiência dos materiais de silício e levar o uso de materiais quânticos para a tecnologia fotovoltaica a novos patamares.
O professor de física Chinedu Ekuma afirmou: "Este trabalho representa um avanço significativo em nossa compreensão e desenvolvimento de soluções de energia sustentável, destacando abordagens inovadoras que podem redefinir a eficiência e a acessibilidade da energia solar em um futuro próximo."
Denominados Geração de Múltiplos Éxcitons (MEG), esses materiais ainda precisam de mais pesquisas para atingir seu objetivo de serem amplamente comercializados.
Propriedades do material quântico 190% eficiente
- A quantidade de energia de fótons perdida pelas células solares tradicionais é capturada com precisão por esses materiais.
- Além disso, o processo não exclui produção e reflexão de calor.
- O material recém-descoberto é altamente eficiente devido à sua estados de banda intermediários exclusivos.
- Esses níveis de energia específicos são colocados dentro da estrutura eletrônica do material, o que os torna ideais para conversão de energia solar.
- Os níveis de energia dentro da subbanda ótima têm estados cheios de energia.
- O material produz eficientemente carregadores de portadores e absorve a luz solar de até 0.78 e 1.26 elétron-volts.
- Nas regiões visível e infravermelha do espectro eletromagnético, este material também apresenta altos níveis de absorção.
Desenvolvimento
Após extensa modelagem computacional do sistema, o Prof. Ekuma desenvolveu este protótipo como prova de seu conceito.
- Este novo material é criado tomando vantagem das lacunas de van der Waals. São pequenas lacunas atômicas encontradas entre as camadas de materiais bidimensionais.
- Essas lacunas são efetivamente usadas para inserir outros materiais intercalados dentro das camadas. melhora ou ajusta as propriedades do material.
- Seguindo essa abordagem, cobre zerovalente foi inserido entre as camadas de seleneto de germânio (GeSe) e sulfeto de estanho (SnS), um material bidimensional.
Ele explicou: “Sua resposta rápida e eficiência aprimorada indicam fortemente o potencial do GeSe/SnS intercalado com Cu como um material quântico para uso em aplicações fotovoltaicas avançadas, oferecendo um caminho para melhorias de eficiência na conversão de energia solar.”
“É um candidato promissor para o desenvolvimento de células solares de próxima geração e alta eficiência, que desempenharão um papel crucial no atendimento às necessidades energéticas globais”, acrescentou o professor.
O Prof. Ekuma ressalta que a técnica usada durante o processo já é altamente avançada. Embora o quantum de 190% de eficiência da Lehigh University possa melhorar os painéis solares, mais pesquisa e desenvolvimento são necessários. Só então ele pode ser considerado adequado para integrar os sistemas de energia solar usados atualmente.
Fonte : Material quântico CuxGeSe/SnS para aplicações fotovoltaicas
