0년간의 개발 끝에 네덜란드 기술 스타트업의 태양광 발전 EV 'the XNUMX'이 데뷔를 앞두고 있습니다. 이 혁신적인 차량은 재충전 없이 몇 달간 주행할 수 있는 능력을 자랑하며 전기 운송 효율성의 새로운 표준을 제시합니다. 

리하이대학교 연구진이 새로운 양자 물질을 개발했습니다. 이는 태양광 패널의 효율성을 크게 혁신할 수 있습니다. 구리, 셀렌게르마늄(GeSe), 황화주석(SnS)을 결합한 이 혁신적인 소재는 최대 190%의 외부 양자 효율(EQE)을 입증했습니다. 이 수치는 기존의 효율성 한계를 뛰어넘는 것으로, 태양 에너지 수확을 변화시킬 수 있는 획기적인 발전을 시사합니다.

효율성 혁신 이해

태양전지는 햇빛을 전기로 변환하며, 그 효율성은 EQE로 측정되며, 전통적으로 최대치는 100%입니다. 이 100% 효율은 빛의 각 광자가 하나의 전기 전자를 생성한다는 것을 의미합니다. 그러나 리하이에서 개발된 새로운 물질은 고에너지 광자가 하나 이상의 전자를 생성할 수 있는 다중 엑시톤 생성(MEG)이라는 메커니즘을 사용하여 효율성을 100% 장벽 이상으로 끌어올립니다.

이 물질을 차별화하는 것은 태양 에너지를 변환하는 능력을 향상시키는 물질 내의 특정 에너지 수준인 "중간 밴드 상태"를 사용한다는 것입니다. 이러한 에너지 수준은 기존 태양전지가 낭비하는 광자를 활용하는 데 이상적인 위치에 있습니다. 이 소재는 적외선 및 가시 스펙트럼에서 추가 빛을 흡수하여 더 넓은 범위의 태양 스펙트럼을 활용하여 전력 생산을 향상시킵니다.

혁신 뒤에 숨은 과학

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CuxGeSe/SnS를 활성층으로 사용하는 박막 태양전지의 개략도. 출처: Ekuma Lab / Lehigh University

내면의 구독 그래픽

이 소재의 인상적인 성능은 분자 수준의 정밀한 구조 조작에 뿌리를 두고 있습니다. 연구진은 구리 원자를 GeSe 및 SnS 층에 삽입함으로써 물질과 고유한 광자 상호 작용을 가능하게 하는 단단히 결합된 2차원 구조를 만들었습니다. 이러한 상호 작용은 구리 원자가 있는 재료 층 사이의 작은 공간인 반 데르 발스 간격 내에서 발생합니다.

광범위한 컴퓨터 시뮬레이션과 실험 방법을 통해 팀은 구리 원자의 정확한 배치를 가능하게 하고 재료의 성능을 손상시킬 수 있는 클러스터링과 같은 원치 않는 효과를 최소화하는 기술을 연마했습니다.

내다보기: 도전과 기회

리하이 대학교 연구진이 최대 190%의 양자 효율을 지닌 새로운 양자 물질을 개발하면 자동차, 트럭, 버스를 포함한 태양열 동력 운송 수단을 크게 발전시킬 수 있습니다.

광범위한 햇빛 스펙트럼을 효율적으로 포착할 수 있는 이 획기적인 소재는 화석 연료에 의존하지 않고 더 무겁고 장거리 여행에 충분한 에너지를 제공함으로써 태양열 자동차의 현재 한계를 해결합니다.

이러한 고효율 태양전지를 차량 설계에 통합하면 특히 연료비와 환경 영향이 중요한 문제인 버스나 트럭과 같은 대형 차량에서 탄소 배출을 획기적으로 줄일 수 있습니다.

이러한 첨단 태양전지는 실용화를 위해 더욱 개발됨에 따라 전 세계적으로 경제 및 환경 역학을 변화시킬 수 있습니다. 차량 운영 비용과 탄소 배출을 줄이면 상당한 재정 절감과 깨끗한 공기를 통한 공중 보건 개선으로 이어질 수 있습니다.

더욱이, 태양열 차량으로 전환하면 석유에 대한 전 세계 의존도가 줄어들고 지정학적 안정성이 향상되며 재생 에너지 부문에서 일자리 창출이 촉진될 것입니다. 이러한 변화는 더 넓은 환경 목표에 부합하고 더 깨끗하고 지속 가능한 미래를 위한 길을 닦는 지속 가능한 글로벌 운송을 향한 중요한 단계를 나타냅니다.

결과는 유망하지만 이 물질을 상용화하기까지는 아직 갈 길이 멀습니다. 이 새로운 양자 물질을 기존 태양 에너지 시스템에 통합하려면 추가 연구 개발이 필요합니다. 발전된 기술이기는 하지만 태양광 발전 산업에 실제로 적용하려면 생산 공정의 규모를 확장해야 합니다.

이 기술의 잠재적 이점은 엄청납니다. 태양전지의 효율성을 크게 높임으로써 우리는 더욱 지속 가능한 에너지 솔루션을 향한 진전을 이룰 수 있으며, 화석 연료에 대한 의존도를 줄이고 에너지 생산이 환경에 미치는 영향을 줄일 수 있습니다.

Lehigh University의 Chinedu Ekuma 교수와 그의 팀의 연구는 광전지 분야에서 중요한 도약을 의미합니다. 그들의 개발은 기존의 한계에 도전하고 재생 가능 에너지의 미래를 위한 새로운 길을 열어줍니다. 이 기술이 발전함에 따라 보다 저렴하고 효율적인 태양광 발전 시스템이 탄생하여 전 세계적으로 태양 에너지에 대한 접근성이 높아지고 전 세계 에너지 수요를 유지하는 데 도움이 될 수 있습니다.

저자에 관하여

제닝스Robert Jennings는 그의 아내 Marie T Russell과 함께 InnerSelf.com의 공동 게시자입니다. 플로리다 대학교, 남부 기술 연구소, 센트럴 플로리다 대학교에서 부동산, 도시 개발, 금융, 건축 공학, 초등 교육을 공부했습니다. 그는 독일에서 야전 포병대를 지휘한 미 해병대와 미 육군의 일원이었습니다. 그는 25년 InnerSelf.com을 시작하기 전에 1996년 동안 부동산 금융, 건설 및 개발 분야에서 일했습니다.

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