I sökandet efter bättre material än tidigare utvecklade Lehigh University ett unikt, högeffektivt material. Forskare tror att detta material, med Lehigh Universitys 190 % effektiva kvantum, skulle kunna förbättra solpaneler. Det förväntas att nästa generations solceller kommer att bli mycket effektiva tack vare detta.
Det nya materialet som utvecklats av Lehigh University användes som ett aktivt prototyplager på solceller. Till deras förvåning uppvisar det en genomsnittlig PV-absorptionshastighet på 80 % och en hög genereringsgrad av fotoexciterade laddningsbärare.
Dessutom observerade de en effektivitet på cirka 190 % för extern kvanteffektivitet (EQE). Det visar möjligheten att överskrida effektivitetsgränsen för kiselmaterial och användningen av kvantmaterial för PV på nya nivåer.
Professor i fysik, Chinedu Ekuma, sa: ”Detta arbete representerar ett betydande steg framåt i vår förståelse och utveckling av hållbara energilösningar och belyser innovativa metoder som kan omdefiniera solenergieffektivitet och tillgänglighet inom en snar framtid.”
Dessa material, som kallas Multiple Exciton Generation (MEG), behöver fortfarande mer forskning för att uppnå sitt mål att bli brett kommersialiserade.
Egenskaper hos 190 % effektivt kvantmaterial
- Mängden fotonenergi som förloras av traditionella solceller fångas upp exakt av dessa material.
- Dessutom processen utesluter inte värmeproduktion och reflektion.
- Det nyupptäckta materialet är mycket effektivt på grund av dess unika mellanliggande bandtillstånd.
- Dessa specifika energinivåer är placerade i materialets elektroniska struktur, vilket gör dem idealiska för omvandling av solenergi.
- Energinivåerna inom det optimala delbandet har energifyllda tillstånd.
- Materialet producerar effektivt bärladdare och absorberar solljus upp till 0.78 och 1.26 elektronvolt.
- Även i det synliga och infraröda området av det elektromagnetiska spektrumet uppvisar detta material höga absorptionsnivåer.
Utveckling
Efter omfattande datormodellering av systemet utvecklade professor Ekuma denna prototyp som bevis på sitt koncept.
- Detta nya material skapas genom att ta fördel med van der Waals luckor. Dessa är atomära små mellanrum som finns mellan lagren av tvådimensionella material.
- Dessa mellanrum används effektivt för att infoga andra material mellan lagren. förbättrar eller finjusterar materialets egenskaper.
- Enligt denna metod infördes nollvärd koppar mellan lagren av en germaniumselenid (GeSe) och tennsulfid (SnS), ett tvådimensionellt material.
Han förklarade: ”Dess snabba respons och förbättrade effektivitet indikerar starkt potentialen hos Cu-interkalerat GeSe/SnS som ett kvantmaterial för användning i avancerade solcellstillämpningar, vilket erbjuder en väg för effektivitetsförbättringar vid solenergiomvandling.”
"Det är en lovande kandidat för utvecklingen av nästa generations högeffektiva solceller, vilka kommer att spela en avgörande roll för att möta de globala energibehoven", tillade professorn vidare.
Professor Ekuma påpekar att tekniken som används under processen redan är mycket avancerad. Även om Lehigh Universitys 190 % effektiva kvantmekanism skulle kunna förbättra solpaneler krävs ytterligare forskning och utveckling. Först då kan den anses lämplig att integreras i nuvarande solenergisystem.
