Pagkatapos ng anim na taon ng pag-unlad, ang solar-powered EV ng Dutch tech startup, na pinangalanang 'the 0,' ay handa nang mag-debut. Ipinagmamalaki ng makabagong sasakyan na ito ang kakayahang umabot ng mga buwan nang hindi nangangailangan ng recharge, na nagtatakda ng bagong pamantayan para sa kahusayan sa de-kuryenteng transportasyon. 

Ang mga mananaliksik mula sa Lehigh University ay nakabuo ng isang bagong quantum material na maaaring makabuluhang baguhin ang kahusayan ng mga solar panel. Ang makabagong materyal na ito, na pinagsasama ang tanso, germanium selenide (GeSe), at tin sulfide (SnS), ay nagpakita ng panlabas na quantum efficiency (EQE) na hanggang 190%. Ang bilang na ito ay lumampas sa kumbensyonal na mga limitasyon sa kahusayan, na nagmumungkahi ng isang pambihirang tagumpay na maaaring baguhin ang pag-ani ng solar energy.

Pag-unawa sa Efficiency Breakthrough

Ang mga solar cell ay nagko-convert ng sikat ng araw sa kuryente, at ang kanilang pagiging epektibo ay sinusukat ng EQE, na tradisyonal na umaabot sa 100%. Ang 100% na kahusayan na ito ay nangangahulugan na ang bawat photon ng liwanag ay bumubuo ng isang electron ng kuryente. Gayunpaman, ang bagong materyal na binuo sa Lehigh ay gumagamit ng mekanismo na kilala bilang multiple exciton generation (MEG), kung saan ang mga high-energy na photon ay maaaring makagawa ng higit sa isang electron, kaya itinutulak ang kahusayan na lampas sa 100% barrier.

Ang pinagkaiba ng materyal na ito ay ang paggamit nito ng "intermediate band states" - mga partikular na antas ng enerhiya sa loob ng materyal na nagpapahusay sa kakayahang mag-convert ng solar energy. Ang mga antas ng enerhiya na ito ay may perpektong kinalalagyan upang pagsamantalahan ang mga photon na aaksayahin ng maginoo na mga solar cell. Ang materyal ay nag-tap sa isang mas malawak na hanay ng solar spectrum sa pamamagitan ng pagsipsip ng karagdagang liwanag sa infrared at nakikitang spectrum, sa gayon ay nagpapalakas ng pagbuo ng kuryente.

Ang Agham sa Likod ng Innovation

 
Schematic ng thin-film solar cell na may CuxGeSe/SnS bilang aktibong layer. Pinasasalamatan: Ekuma Lab / Lehigh University

Ang kahanga-hangang pagganap ng materyal ay nakaugat sa tumpak na pagmamanipula ng istruktura sa antas ng molekular. Sa pamamagitan ng pagpasok ng mga tansong atomo sa mga layer ng GeSe at SnS, ang mga mananaliksik ay nakagawa ng mahigpit na nakagapos, dalawang-dimensional na istraktura na nagbibigay-daan sa mga natatanging pakikipag-ugnayan ng photon sa materyal. Nagaganap ang mga pakikipag-ugnayang ito sa loob ng mga puwang ng van der Waals—maliliit na espasyo sa pagitan ng mga layer ng materyal kung saan naninirahan ang mga atom na tanso.

Sa pamamagitan ng malawak na mga simulation ng computer at mga eksperimentong pamamaraan, hinasa ng koponan ang isang pamamaraan na nagbibigay-daan para sa eksaktong paglalagay ng mga atomo ng tanso, na pinapaliit ang mga hindi gustong epekto tulad ng clustering, na maaaring makompromiso ang pagganap ng materyal.

Looking Ahead: Mga Hamon at Oportunidad

Ang pagbuo ng isang bagong quantum material na may hanggang 190% quantum efficiency ng mga mananaliksik sa Lehigh University ay maaaring makabuluhang isulong ang solar-powered na transportasyon, kabilang ang mga kotse, trak, at bus.

Ang pambihirang materyal na ito, na may kakayahang mahusay na kumuha ng malawak na spectrum ng sikat ng araw, ay tumutugon sa mga kasalukuyang limitasyon ng mga sasakyang pinapagana ng solar sa pamamagitan ng pagbibigay ng sapat na enerhiya para sa mas mabigat at malayuang paglalakbay nang hindi umaasa sa mga fossil fuel.

Ang pagsasama ng mga high-efficiency na solar cell na ito sa mga disenyo ng sasakyan ay nag-aalok ng posibilidad na mabawasan nang husto ang mga carbon emissions, lalo na sa mabibigat na gamit na mga sasakyan tulad ng mga bus at trak, kung saan ang mga gastos sa gasolina at epekto sa kapaligiran ay makabuluhang alalahanin.

Habang ang mga advanced na solar cell na ito ay higit na binuo para sa praktikal na paggamit, maaari nilang baguhin ang pang-ekonomiya at kapaligirang dinamika sa buong mundo. Ang pagbabawas ng mga gastos sa pagpapatakbo ng sasakyan at mga carbon emission ay maaaring humantong sa malaking pagtitipid sa pananalapi at pagpapabuti ng kalusugan ng publiko sa pamamagitan ng mas malinis na hangin.

Bukod dito, ang paglipat patungo sa mga sasakyang pinapagana ng solar ay magpapababa ng pandaigdigang pag-asa sa langis, magpapahusay sa geopolitical na katatagan, at magsusulong ng paglikha ng trabaho sa mga sektor ng nababagong enerhiya. Ang pagbabagong ito ay kumakatawan sa isang mahalagang hakbang tungo sa napapanatiling pandaigdigang transportasyon, na umaayon sa mas malawak na mga layunin sa kapaligiran at nagbibigay daan para sa isang mas malinis, mas napapanatiling hinaharap.

Bagama't nangangako ang mga resulta, isang landas ang nasa unahan bago i-komersyal ang materyal na ito. Ang pagsasama ng bagong quantum material na ito sa mga umiiral na solar energy system ay nangangailangan ng karagdagang pananaliksik at pagpapaunlad. Bagama't advanced, ang proseso ng produksyon ay kailangang palakihin para sa praktikal na aplikasyon sa industriya ng solar power.

Ang mga potensyal na benepisyo ng teknolohiyang ito ay malawak. Sa pamamagitan ng makabuluhang pagtaas ng kahusayan ng mga solar cell, maaari tayong gumawa ng mga hakbang patungo sa mas napapanatiling mga solusyon sa enerhiya, na binabawasan ang ating pag-asa sa mga fossil fuel at binabawasan ang epekto sa kapaligiran ng produksyon ng enerhiya.

Ang gawain ni Propesor Chinedu Ekuma at ng kanyang koponan sa Lehigh University ay kumakatawan sa isang makabuluhang hakbang pasulong sa larangan ng photovoltaics. Hinahamon ng kanilang pag-unlad ang mga kasalukuyang limitasyon at nagbubukas ng mga bagong paraan para sa kinabukasan ng renewable energy. Habang umuunlad ang teknolohiyang ito, maaari itong humantong sa mas abot-kaya at mahusay na mga solar power system, na ginagawang mas naa-access ang solar energy sa buong mundo at nakakatulong na mapanatili ang mga pangangailangan sa enerhiya sa buong mundo.

Tungkol sa Author

Si Robert Jennings ay co-publisher ng InnerSelf.com kasama ang kanyang asawang si Marie T Russell. Nag-aral siya sa University of Florida, Southern Technical Institute, at sa University of Central Florida na may mga pag-aaral sa real estate, urban development, finance, architectural engineering, at elementary education. Siya ay miyembro ng US Marine Corps at The US Army na nag-utos ng field artillery battery sa Germany. Nagtrabaho siya sa real estate finance, construction at development sa loob ng 25 taon bago nagsimula ang InnerSelf.com noong 1996.

Ang InnerSelf ay nakatuon sa pagbabahagi ng impormasyon na nagbibigay-daan sa mga tao na gumawa ng edukado at insightful na mga pagpipilian sa kanilang personal na buhay, para sa kabutihan ng mga karaniwang tao, at para sa kapakanan ng planeta. Ang InnerSelf Magazine ay nasa 30+ na taon ng paglalathala sa alinman sa print (1984-1995) o online bilang InnerSelf.com. Mangyaring suportahan ang aming trabaho.

 Creative Commons 4.0

Ang artikulong ito ay lisensyado sa ilalim ng Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 License. Ang katangian ng may-akda Robert Jennings, InnerSelf.com. I-link pabalik sa artikulo Ang artikulong ito ay orihinal na lumitaw sa InnerSelf.com