Dopo sei anni di sviluppo, il veicolo elettrico a energia solare della startup tecnologica olandese, chiamato "lo 0", è pronto a fare il suo debutto. Questo veicolo innovativo vanta la capacità di durare mesi senza bisogno di ricarica, stabilendo un nuovo standard di efficienza nel trasporto elettrico. 

I ricercatori della Lehigh University hanno sviluppato un nuovo materiale quantistico che potrebbe rivoluzionare significativamente l’efficienza dei pannelli solari. Questo materiale innovativo, che combina rame, seleniuro di germanio (GeSe) e solfuro di stagno (SnS), ha dimostrato un'efficienza quantica esterna (EQE) fino al 190%. Questo numero supera i limiti di efficienza convenzionali, suggerendo una svolta che potrebbe trasformare la raccolta dell’energia solare.

Comprendere la svolta in termini di efficienza

Le celle solari convertono la luce solare in elettricità e la loro efficacia è misurata dall'EQE, che tradizionalmente raggiunge il massimo al 100%. Questa efficienza del 100% significa che ogni fotone di luce genera un elettrone di elettricità. Tuttavia, il nuovo materiale sviluppato a Lehigh utilizza un meccanismo noto come generazione di eccitoni multipli (MEG), in cui i fotoni ad alta energia possono produrre più di un elettrone, spingendo così l’efficienza oltre la barriera del 100%.

Ciò che distingue questo materiale è l’uso di “stati di banda intermedia” – livelli energetici specifici all’interno del materiale che migliorano la sua capacità di convertire l’energia solare. Questi livelli di energia sono situati in una posizione ideale per sfruttare i fotoni che le celle solari convenzionali sprecherebbero. Il materiale attinge a una gamma più ampia dello spettro solare assorbendo ulteriore luce negli spettri infrarosso e visibile, aumentando così la produzione di elettricità.

La scienza dietro l'innovazione

 
Schema della cella solare a film sottile con CuxGeSe/SnS come strato attivo. Credito: Ekuma Lab / Università di Lehigh

Le prestazioni impressionanti del materiale sono radicate nella precisa manipolazione strutturale a livello molecolare. Inserendo atomi di rame in strati di GeSe e SnS, i ricercatori hanno creato una struttura bidimensionale strettamente legata che consente interazioni fotoniche uniche con il materiale. Queste interazioni si verificano all’interno degli spazi di van der Waals, piccoli spazi tra gli strati del materiale in cui risiedono gli atomi di rame.

Attraverso estese simulazioni al computer e metodi sperimentali, il team ha affinato una tecnica che consente il posizionamento esatto degli atomi di rame, riducendo al minimo gli effetti indesiderati come il clustering, che potrebbe compromettere le prestazioni del materiale.

Guardare avanti: sfide e opportunità

Lo sviluppo di un nuovo materiale quantistico con un’efficienza quantistica fino al 190% da parte dei ricercatori della Lehigh University potrebbe far avanzare in modo significativo i trasporti a energia solare, tra cui automobili, camion e autobus.

Questo materiale innovativo, in grado di catturare in modo efficiente un ampio spettro di luce solare, risolve gli attuali limiti dei veicoli a energia solare fornendo energia sufficiente per viaggi più pesanti e di lunga distanza senza fare affidamento sui combustibili fossili.

L’integrazione di queste celle solari ad alta efficienza nella progettazione dei veicoli offre la possibilità di ridurre drasticamente le emissioni di carbonio, in particolare nei veicoli pesanti come autobus e camion, dove i costi del carburante e l’impatto ambientale rappresentano preoccupazioni significative.

Man mano che queste celle solari avanzate verranno ulteriormente sviluppate per l’uso pratico, potrebbero trasformare le dinamiche economiche e ambientali a livello globale. La riduzione dei costi operativi dei veicoli e delle emissioni di carbonio potrebbe portare a notevoli risparmi finanziari e a un miglioramento della salute pubblica attraverso un’aria più pulita.

Inoltre, il passaggio ai veicoli a energia solare ridurrebbe la dipendenza globale dal petrolio, migliorerebbe la stabilità geopolitica e promuoverebbe la creazione di posti di lavoro nei settori delle energie rinnovabili. Questo cambiamento rappresenta un passo cruciale verso il trasporto globale sostenibile, allineandosi con obiettivi ambientali più ampi e aprendo la strada a un futuro più pulito e sostenibile.

Anche se i risultati sono promettenti, c’è ancora molta strada da fare prima di commercializzare questo materiale. L’integrazione di questo nuovo materiale quantistico nei sistemi di energia solare esistenti richiede ulteriori attività di ricerca e sviluppo. Sebbene avanzato, il processo di produzione deve essere ampliato per l’applicazione pratica nel settore dell’energia solare.

I potenziali vantaggi di questa tecnologia sono enormi. Aumentando significativamente l’efficienza delle celle solari, possiamo fare passi da gigante verso soluzioni energetiche più sostenibili, riducendo la nostra dipendenza dai combustibili fossili e diminuendo l’impatto ambientale della produzione di energia.

Il lavoro del professor Chinedu Ekuma e del suo team della Lehigh University rappresenta un significativo passo avanti nel campo del fotovoltaico. Il loro sviluppo sfida i limiti esistenti e apre nuove strade per il futuro delle energie rinnovabili. Man mano che questa tecnologia progredisce, potrebbe portare a sistemi di energia solare più convenienti ed efficienti, rendendo l’energia solare più accessibile in tutto il mondo e contribuendo a sostenere il fabbisogno energetico globale.

L'autore

Robert Jennings è co-editore di InnerSelf.com con sua moglie Marie T Russell. Ha frequentato l'Università della Florida, il Southern Technical Institute e l'Università della Florida centrale con studi in materia immobiliare, sviluppo urbano, finanza, ingegneria architettonica e istruzione elementare. Era un membro del Corpo dei Marines degli Stati Uniti e dell'esercito degli Stati Uniti avendo comandato una batteria di artiglieria da campo in Germania. Ha lavorato nella finanza immobiliare, costruzione e sviluppo per 25 anni prima di fondare InnerSelf.com nel 1996.

InnerSelf è dedicato alla condivisione di informazioni che consentono alle persone di fare scelte consapevoli e perspicaci nella loro vita personale, per il bene dei beni comuni e per il benessere del pianeta. InnerSelf Magazine è nel suo 30+ anno di pubblicazione su carta stampata (1984-1995) o online come InnerSelf.com. Si prega di sostenere il nostro lavoro.

 Creative Commons 4.0

Questo articolo è concesso in licenza sotto licenza Creative Commons Attribuzione-Condividi allo stesso modo 4.0. Attribuire l'autore Robert Jennings, InnerSelf.com. Link all'articolo Questo articolo è originariamente apparso su InnerSelf.com