0年間の開発を経て、オランダのハイテク新興企業の「the XNUMX」と名付けられた太陽光発電EVがデビューする準備が整った。この革新的な車両は、何ヶ月も充電を必要とせずに走行できる能力を誇り、電気輸送の効率性の新たな基準を打ち立てます。 

リーハイ大学の研究者が新しい量子材料を開発 それはソーラーパネルの効率を大きく変える可能性があります。銅、セレン化ゲルマニウム (GeSe)、硫化スズ (SnS) を組み合わせたこの革新的な材料は、最大 190% の外部量子効率 (EQE) を実証しました。この数値は従来の効率限界を超えており、太陽エネルギー収集を変革する可能性のある画期的な進歩を示唆しています。

効率の画期的な進歩を理解する

太陽電池は太陽光を電気に変換し、その効率は EQE によって測定され、伝統的に最大値は 100% になります。この 100% の効率は、光の各光子が 100 つの電気電子を生成することを意味します。しかし、リーハイで開発された新材料は、高エネルギー光子が複数の電子を生成できる多重励起子生成 (MEG) として知られるメカニズムを使用しており、効率が XNUMX% の壁を超えています。

この材料を際立たせているのは、「中間バンド状態」、つまり太陽エネルギーを変換する能力を強化する材料内の特定のエネルギーレベルの使用です。これらのエネルギーレベルは、従来の太陽電池では無駄にしてしまう光子を利用するのに理想的な位置にあります。この材料は、赤外線および可視スペクトルの光をさらに吸収することにより、より広範囲の太陽スペクトルを利用し、それによって発電量を高めます。

イノベーションの背後にある科学

 
CuxGeSe/SnSを活性層として持つ薄膜太陽電池の概略図。クレジット: Ekuma Lab / リーハイ大学

この材料の優れた性能は、分子レベルでの正確な構造操作に根ざしています。研究者らは、GeSeとSnSの層に銅原子を挿入することにより、材料との独特な光子相互作用を可能にする強固に結合した二次元構造を作成した。これらの相互作用は、ファンデルワールスギャップ、つまり銅原子が存在する材料層間の小さな空間内で発生します。

広範なコンピュータシミュレーションと実験手法を通じて、チームは銅原子を正確に配置し、材料の性能を損なう可能性のあるクラスタリングなどの望ましくない影響を最小限に抑える技術を磨きました。

将来に向けて: 課題と機会

リーハイ大学の研究者らによる最大 190% の量子効率を持つ新しい量子材料の開発により、自動車、トラック、バスなどの太陽光発電による輸送が大幅に進歩する可能性があります。

この画期的な素材は、広範囲の太陽光を効率的に捉えることができ、化石燃料に依存せずに、より重量のある長距離の移動に十分なエネルギーを提供することで、太陽光発電車両の現在の限界に対処します。

これらの高効率太陽電池を車両設計に組み込むことにより、特に燃料費や環境への影響が重大な懸念となるバスやトラックなどの大型車両において、二酸化炭素排出量を劇的に削減できる可能性がもたらされます。

これらの先進的な太陽電池が実用化に向けてさらに開発されると、世界規模で経済と環境のダイナミクスを変える可能性があります。運行車両のコストと二酸化炭素排出量を削減すれば、大幅な財政節約と、よりきれいな空気による公衆衛生の改善につながる可能性があります。

さらに、太陽光発電車両への移行は世界の石油への依存を減らし、地政学的安定を高め、再生可能エネルギー分野での雇用創出を促進するだろう。この変化は、持続可能な世界輸送に向けた重要な一歩を表し、より広範な環境目標に沿って、よりクリーンで持続可能な未来への道を切り開きます。

結果は有望ですが、この材料の商品化にはまだ道がありません。この新しい量子材料を既存の太陽エネルギーシステムに統合するには、さらなる研究開発が必要です。先進的ではあるものの、太陽光発電業界で実用化するには生産プロセスをスケールアップする必要がある。

このテクノロジーの潜在的な利点は膨大です。太陽電池の効率を大幅に向上させることで、より持続可能なエネルギー ソリューションに向けて前進し、化石燃料への依存を減らし、エネルギー生産による環境への影響を軽減することができます。

リーハイ大学の Chinedu Ekuma 教授と彼のチームの研究は、太陽光発電の分野における大きな進歩を表しています。その開発は既存の限界に挑戦し、再生可能エネルギーの将来に向けた新たな道を切り開きます。この技術が進歩すれば、より手頃な価格で効率的な太陽光発電システムが実現し、世界中で太陽エネルギーがより利用しやすくなり、世界のエネルギー需要の維持に役立つ可能性があります。

著者について

Robert Jennings は妻の Marie T Russell と InnerSelf.com の共同発行者です。 彼はフロリダ大学、南部工科大学、セントラルフロリダ大学に通い、不動産、都市開発、金融、建築工学、初等教育を学びました。 彼はアメリカ海兵隊とアメリカ陸軍の一員であり、ドイツで野戦砲隊を指揮したことがあります。 彼は、25 年に InnerSelf.com を開始するまで、不動産金融、建設、開発の分野で 1996 年間働いていました。

InnerSelf は、公共の利益のために、そして地球の幸福のために、人々が私生活において知識に基づいた洞察に満ちた選択を行えるようにするための情報を共有することに専念しています。 InnerSelf Magazine は、印刷物 (30 ～ 1984 年) または InnerSelf.com としてオンラインで発行されてから 1995 年以上になります。 私たちの仕事をサポートしてください。

 クリエイティブ・コモンズ4.0

この記事はCreative Commons Attribution-Share Alike 4.0ライセンスの下でライセンスされています。 著者の属性 Robert Jennings、InnerSelf.com 記事に戻る この記事はもともとに登場しました InnerSelf.com