Na zes jaar ontwikkeling is de op zonne-energie werkende EV van de Nederlandse tech startup, genaamd 'de 0', klaar om zijn debuut te maken. Dit innovatieve voertuig kan maandenlang meegaan zonder op te laden, waardoor een nieuwe standaard wordt gezet voor efficiëntie in elektrisch vervoer. 

Onderzoekers van Lehigh University hebben een nieuw kwantummateriaal ontwikkeld Dat zou de efficiëntie van zonnepanelen aanzienlijk kunnen revolutioneren. Dit innovatieve materiaal, dat koper, germaniumselenide (GeSe) en tinsulfide (SnS) combineert, heeft een externe kwantumefficiëntie (EQE) van maximaal 190% aangetoond. Dit aantal overtreft de conventionele efficiëntielimieten, wat duidt op een doorbraak die de oogst van zonne-energie zou kunnen transformeren.

Inzicht in de doorbraak op het gebied van efficiëntie

Zonnecellen zetten zonlicht om in elektriciteit en hun effectiviteit wordt gemeten aan de hand van de EQE, die traditioneel maximaal 100% bedraagt. Deze 100% efficiëntie betekent dat elk foton van licht één elektron elektriciteit genereert. Het nieuwe materiaal dat bij Lehigh is ontwikkeld, maakt echter gebruik van een mechanisme dat bekend staat als meervoudige excitongeneratie (MEG), waarbij hoogenergetische fotonen meer dan één elektron kunnen produceren, waardoor de efficiëntie voorbij de 100%-barrière wordt geduwd.

Wat dit materiaal onderscheidt is het gebruik van ‘intermediaire bandtoestanden’ – specifieke energieniveaus binnen het materiaal die het vermogen vergroten om zonne-energie om te zetten. Deze energieniveaus zijn ideaal gelegen om fotonen te exploiteren die conventionele zonnecellen zouden verspillen. Het materiaal maakt gebruik van een breder bereik van het zonnespectrum door extra licht in het infrarode en zichtbare spectrum te absorberen, waardoor de elektriciteitsopwekking wordt gestimuleerd.

De wetenschap achter de innovatie

 
Schematische weergave van de dunnefilmzonnecel met CuxGeSe/SnS als actieve laag. Krediet: Ekuma Lab / Lehigh Universiteit

De indrukwekkende prestaties van het materiaal zijn geworteld in de precieze structurele manipulatie op moleculair niveau. Door koperatomen in lagen GeSe en SnS te plaatsen, hebben de onderzoekers een strak gebonden, tweedimensionale structuur gecreëerd die unieke fotoninteracties met het materiaal mogelijk maakt. Deze interacties vinden plaats binnen van der Waals-spleten: kleine ruimtes tussen de lagen van het materiaal waar de koperatomen zich bevinden.

Door middel van uitgebreide computersimulaties en experimentele methoden heeft het team een ​​techniek verfijnd die de exacte plaatsing van koperatomen mogelijk maakt, waardoor ongewenste effecten zoals clustering, die de prestaties van het materiaal in gevaar zouden kunnen brengen, tot een minimum worden beperkt.

Vooruitkijken: uitdagingen en kansen

De ontwikkeling van een nieuw kwantummateriaal met een kwantumefficiëntie tot 190% door onderzoekers van de Lehigh University zou het transport op zonne-energie, inclusief auto's, vrachtwagens en bussen, aanzienlijk kunnen bevorderen.

Dit baanbrekende materiaal, dat in staat is op efficiënte wijze een breed spectrum aan zonlicht op te vangen, pakt de huidige beperkingen van voertuigen op zonne-energie aan door voldoende energie te leveren voor zwaardere reizen en lange afstanden zonder afhankelijk te zijn van fossiele brandstoffen.

Het integreren van deze hoogefficiënte zonnecellen in voertuigontwerpen biedt de mogelijkheid om de CO2-uitstoot dramatisch te verminderen, vooral in zwaar gebruikte voertuigen zoals bussen en vrachtwagens, waar brandstofkosten en gevolgen voor het milieu grote zorgen zijn.

Naarmate deze geavanceerde zonnecellen verder worden ontwikkeld voor praktisch gebruik, kunnen ze de economische en ecologische dynamiek wereldwijd transformeren. Het verlagen van de operationele voertuigkosten en de CO2-uitstoot zou kunnen leiden tot aanzienlijke financiële besparingen en een betere volksgezondheid door schonere lucht.

Bovendien zou de verschuiving naar voertuigen op zonne-energie de mondiale afhankelijkheid van olie verminderen, de geopolitieke stabiliteit vergroten en de werkgelegenheid in de sectoren van de hernieuwbare energie bevorderen. Deze verschuiving vertegenwoordigt een cruciale stap in de richting van duurzaam mondiaal transport, in lijn met bredere milieudoelstellingen en de weg vrijmakend voor een schonere, duurzamere toekomst.

Hoewel de resultaten veelbelovend zijn, is er nog een weg te gaan voordat dit materiaal op de markt wordt gebracht. De integratie van dit nieuwe kwantummateriaal in bestaande zonne-energiesystemen vereist verder onderzoek en ontwikkeling. Hoewel geavanceerd, moet het productieproces worden opgeschaald voor praktische toepassing in de zonne-energie-industrie.

De potentiële voordelen van deze technologie zijn enorm. Door de efficiëntie van zonnecellen aanzienlijk te verhogen, kunnen we stappen maken in de richting van duurzamere energieoplossingen, waardoor onze afhankelijkheid van fossiele brandstoffen wordt verminderd en de milieu-impact van de energieproductie wordt verminderd.

Het werk van professor Chinedu Ekuma en zijn team aan de Lehigh University vertegenwoordigt een aanzienlijke sprong voorwaarts op het gebied van fotovoltaïsche zonne-energie. Hun ontwikkeling daagt bestaande grenzen uit en opent nieuwe wegen voor de toekomst van hernieuwbare energie. Naarmate deze technologie zich verder ontwikkelt, kan dit leiden tot meer betaalbare en efficiëntere zonne-energiesystemen, waardoor zonne-energie wereldwijd toegankelijker wordt en de mondiale energiebehoeften worden ondersteund.

Over de auteur

Robert Jennings is mede-uitgever van InnerSelf.com met zijn vrouw Marie T Russell. Hij studeerde aan de University of Florida, Southern Technical Institute en de University of Central Florida met studies in onroerend goed, stadsontwikkeling, financiën, bouwtechniek en basisonderwijs. Hij was lid van het Amerikaanse Korps Mariniers en het Amerikaanse leger en voerde het bevel over een veldartilleriebatterij in Duitsland. Hij werkte 25 jaar in vastgoedfinanciering, constructie en ontwikkeling voordat hij InnerSelf.com in 1996 oprichtte.

InnerSelf zet zich in voor het delen van informatie waarmee mensen weloverwogen en inzichtelijke keuzes kunnen maken in hun persoonlijke leven, voor het welzijn van de gemeenschap en voor het welzijn van de planeet. InnerSelf Magazine is in zijn 30+ jaar van publicatie in print (1984-1995) of online als InnerSelf.com. Steun alstublieft ons werk.

 Creative Commons 4.0

Dit artikel is in licentie gegeven onder een Creative Commons Naamsvermelding-Gelijk delen 4.0-licentie. Ken de auteur toe Robert Jennings, InnerSelf.com. Link terug naar het artikel Dit artikel verscheen oorspronkelijk op InnerSelf.com