Na ses jaar van ontwikkeling is die Nederlandse tegnologie-opstartonderneming se sonkrag-aangedrewe EV, genaamd 'die 0', gereed om sy debuut te maak. Hierdie innoverende voertuig spog met die vermoë om maande verby te gaan sonder om te herlaai, wat 'n nuwe standaard stel vir doeltreffendheid in elektriese vervoer.
Navorsers van Lehigh Universiteit het 'n nuwe kwantummateriaal ontwikkel wat die doeltreffendheid van sonpanele aansienlik kan verander. Hierdie innoverende materiaal, wat koper, germaniumselenied (GeSe) en tinsulfied (SnS) kombineer, het 'n eksterne kwantumdoeltreffendheid (EQE) van tot 190% getoon. Hierdie getal oortref die konvensionele doeltreffendheidsperke, wat 'n deurbraak voorstel wat die oes van sonenergie kan verander.
Verstaan die doeltreffendheidsdeurbraak
Sonselle omskep sonlig in elektrisiteit, en hul doeltreffendheid word gemeet deur die EQE, wat tradisioneel maksimum 100% bereik. Hierdie 100% doeltreffendheid beteken dat elke foton van lig een elektron elektrisiteit genereer. Die nuwe materiaal wat by Lehigh ontwikkel is, gebruik egter 'n meganisme wat bekend staan as meervoudige opwekking (MEG), waar hoë-energie fotone meer as een elektron kan produseer, en sodoende die doeltreffendheid verby die 100% versperring stoot.
Wat hierdie materiaal onderskei, is die gebruik van "tussenbandtoestande" - spesifieke energievlakke binne die materiaal wat sy vermoë om sonenergie om te skakel verbeter. Hierdie energievlakke is ideaal geleë om fotone te ontgin wat konvensionele sonselle sou vermors. Die materiaal ontgin 'n wyer reeks van die sonspektrum deur bykomende lig in die infrarooi en sigbare spektrums te absorbeer en sodoende elektrisiteitsopwekking 'n hupstoot te gee.
Die wetenskap agter die innovasie
Skematiese van die dunfilm-sonsel met CuxGeSe/SnS as die aktiewe laag. Krediet: Ekuma Lab / Lehigh Universiteit
Die materiaal se indrukwekkende prestasie is gewortel in die presiese strukturele manipulasie op molekulêre vlak. Deur koperatome in lae GeSe en SnS in te voeg, het die navorsers 'n diggebonde, tweedimensionele struktuur geskep wat unieke fotoninteraksies met die materiaal moontlik maak. Hierdie interaksies vind plaas binne Van der Waals-gapings—klein spasies tussen die lae van die materiaal waar die koperatome woon.
Deur uitgebreide rekenaarsimulasies en eksperimentele metodes het die span 'n tegniek geslyp wat die presiese plasing van koperatome moontlik maak, wat ongewenste effekte soos groepering, wat die materiaal se werkverrigting kan benadeel, tot die minimum beperk.
Vooruitkyk: Uitdagings en geleenthede
Die ontwikkeling van 'n nuwe kwantummateriaal met tot 190% kwantumdoeltreffendheid deur navorsers aan die Lehigh Universiteit kan sonkrag-aangedrewe vervoer aansienlik bevorder, insluitend motors, vragmotors en busse.
Hierdie deurbraakmateriaal, wat in staat is om 'n breë spektrum sonlig doeltreffend vas te vang, spreek die huidige beperkings van sonkrag-voertuie aan deur voldoende energie te verskaf vir swaarder en langafstandreise sonder om op fossielbrandstowwe afhanklik te wees.
Die integrasie van hierdie hoë-doeltreffende sonselle in voertuigontwerpe bied die moontlikheid om koolstofvrystellings dramaties te verminder, veral in swaargebruikvoertuie soos busse en vragmotors, waar brandstofkoste en omgewingsimpak groot bekommernisse is.
Aangesien hierdie gevorderde sonselle verder ontwikkel word vir praktiese gebruik, kan hulle ekonomiese en omgewingsdinamika wêreldwyd transformeer. Die vermindering van operasionele voertuigkoste en koolstofvrystellings kan lei tot aansienlike finansiële besparings en verbeterde openbare gesondheid deur skoner lug.
Boonop sal verskuiwing na sonkrag-aangedrewe voertuie globale afhanklikheid van olie verminder, geopolitieke stabiliteit verbeter en werkskepping in hernubare energiesektore bevorder. Hierdie verskuiwing verteenwoordig 'n deurslaggewende stap in die rigting van volhoubare wêreldwye vervoer, wat ooreenstem met breër omgewingsdoelwitte en die weg baan vir 'n skoner, meer volhoubare toekoms.
Alhoewel die resultate belowend is, lê 'n pad voor voordat hierdie materiaal gekommersialiseer word. Die integrasie van hierdie nuwe kwantummateriaal in bestaande sonkragstelsels vereis verdere navorsing en ontwikkeling. Alhoewel dit gevorderd is, moet die produksieproses opgeskaal word vir praktiese toepassing in die sonkragbedryf.
Die potensiële voordele van hierdie tegnologie is groot. Deur die doeltreffendheid van sonselle aansienlik te verhoog, kan ons vordering maak na meer volhoubare energie-oplossings, ons afhanklikheid van fossielbrandstowwe verminder en die omgewingsimpak van energieproduksie verminder.
Die werk van professor Chinedu Ekuma en sy span by Lehigh Universiteit verteenwoordig 'n beduidende sprong vorentoe op die gebied van fotovoltaïese. Hul ontwikkeling daag bestaande perke uit en maak nuwe weë oop vir die toekoms van hernubare energie. Soos hierdie tegnologie vorder, kan dit lei tot meer bekostigbare en doeltreffende sonkragstelsels, wat sonenergie wêreldwyd meer toeganklik maak en help om wêreldwye energiebehoeftes te onderhou.
Oor die skrywer
Robert Jennings is mede-uitgewer van InnerSelf.com saam met sy vrou Marie T Russell. Hy het die Universiteit van Florida, Suidelike Tegniese Instituut en die Universiteit van Sentraal-Florida bygewoon met studies in vaste eiendom, stedelike ontwikkeling, finansies, argitektoniese ingenieurswese en elementêre onderwys. Hy was 'n lid van die US Marine Corps en die Amerikaanse weermag nadat hy 'n veldartilleriebattery in Duitsland bevel gegee het. Hy het vir 25 jaar in eiendomsfinansiering, konstruksie en ontwikkeling gewerk voordat hy InnerSelf.com in 1996 begin het.
InnerSelf is toegewy aan die deel van inligting wat mense in staat stel om opgevoede en insiggewende keuses te maak in hul persoonlike lewe, tot voordeel van die gemeenskappe en vir die welsyn van die planeet. InnerSelf Magazine is in sy 30+ jaar van publikasie in óf druk (1984-1995) óf aanlyn as InnerSelf.com. Ondersteun asseblief ons werk.
Creative Commons 4.0
Hierdie artikel is gelisensieer onder 'n Creative Commons Erkenning-Insgelyks 4.0-lisensie. Ken die outeur Robert Jennings, InnerSelf.com. Skakel terug na die artikel Hierdie artikel het oorspronklik verskyn op InnerSelf.com
