Después de seis años de desarrollo, el vehículo eléctrico de energía solar de la startup tecnológica holandesa, llamado 'el 0', está listo para hacer su debut. Este vehículo innovador cuenta con la capacidad de pasar meses sin necesidad de recarga, estableciendo un nuevo estándar de eficiencia en el transporte eléctrico.
Investigadores de la Universidad de Lehigh han desarrollado un nuevo material cuántico que podría revolucionar significativamente la eficiencia de los paneles solares. Este material innovador, que combina cobre, seleniuro de germanio (GeSe) y sulfuro de estaño (SnS), ha demostrado una eficiencia cuántica externa (EQE) de hasta el 190 %. Esta cifra supera los límites de eficiencia convencionales, lo que sugiere un avance que podría transformar la captación de energía solar.
Comprender el avance de la eficiencia
Las células solares convierten la luz solar en electricidad y su eficacia se mide mediante el EQE, que tradicionalmente alcanza un máximo del 100%. Esta eficiencia del 100% significa que cada fotón de luz genera un electrón de electricidad. Sin embargo, el nuevo material desarrollado en Lehigh utiliza un mecanismo conocido como generación de excitones múltiples (MEG), donde los fotones de alta energía pueden producir más de un electrón, llevando así la eficiencia más allá de la barrera del 100%.
Lo que distingue a este material es el uso de "estados de banda intermedia": niveles de energía específicos dentro del material que mejoran su capacidad para convertir la energía solar. Estos niveles de energía están idealmente situados para explotar fotones que las células solares convencionales desperdiciarían. El material aprovecha una gama más amplia del espectro solar al absorber luz adicional en los espectros infrarrojo y visible, impulsando así la generación de electricidad.
La ciencia detrás de la innovación
Esquema de la célula solar de película delgada con CuxGeSe/SnS como capa activa. Crédito: Laboratorio Ekuma / Universidad de Lehigh
El impresionante rendimiento del material se basa en la manipulación estructural precisa a nivel molecular. Al insertar átomos de cobre en capas de GeSe y SnS, los investigadores han creado una estructura bidimensional estrechamente unida que permite interacciones fotónicas únicas con el material. Estas interacciones ocurren dentro de los espacios de van der Waals: pequeños espacios entre las capas del material donde residen los átomos de cobre.
A través de extensas simulaciones por computadora y métodos experimentales, el equipo ha perfeccionado una técnica que permite la ubicación exacta de los átomos de cobre, minimizando efectos no deseados como la agrupación, que podría comprometer el rendimiento del material.
Mirando hacia el futuro: desafíos y oportunidades
El desarrollo de un nuevo material cuántico con hasta un 190% de eficiencia cuántica por parte de investigadores de la Universidad de Lehigh podría hacer avanzar significativamente el transporte impulsado por energía solar, incluidos automóviles, camiones y autobuses.
Este material innovador, capaz de capturar eficientemente un amplio espectro de luz solar, aborda las limitaciones actuales de los vehículos impulsados por energía solar al proporcionar energía suficiente para viajes más pesados y de larga distancia sin depender de combustibles fósiles.
La integración de estas células solares de alta eficiencia en los diseños de vehículos ofrece la posibilidad de reducir drásticamente las emisiones de carbono, particularmente en vehículos de uso pesado como autobuses y camiones, donde los costos de combustible y el impacto ambiental son preocupaciones importantes.
A medida que estas células solares avanzadas se sigan desarrollando para uso práctico, podrían transformar la dinámica económica y ambiental a nivel mundial. Reducir los costos operativos de los vehículos y las emisiones de carbono podría generar ahorros financieros sustanciales y mejorar la salud pública a través de un aire más limpio.
Además, el cambio hacia vehículos impulsados por energía solar disminuiría la dependencia global del petróleo, mejoraría la estabilidad geopolítica y promovería la creación de empleo en los sectores de energía renovable. Este cambio representa un paso crucial hacia el transporte global sostenible, alineándose con objetivos ambientales más amplios y allanando el camino para un futuro más limpio y sostenible.
Si bien los resultados son prometedores, aún queda un camino por recorrer antes de comercializar este material. La integración de este nuevo material cuántico en los sistemas de energía solar existentes requiere más investigación y desarrollo. Aunque avanzado, es necesario ampliar el proceso de producción para su aplicación práctica en la industria de la energía solar.
Los beneficios potenciales de esta tecnología son enormes. Al aumentar significativamente la eficiencia de las células solares, podemos avanzar hacia soluciones energéticas más sostenibles, reduciendo nuestra dependencia de los combustibles fósiles y disminuyendo el impacto ambiental de la producción de energía.
El trabajo del profesor Chinedu Ekuma y su equipo de la Universidad de Lehigh representa un importante avance en el campo de la energía fotovoltaica. Su desarrollo desafía los límites existentes y abre nuevas vías para el futuro de las energías renovables. A medida que esta tecnología avance, podría conducir a sistemas de energía solar más asequibles y eficientes, haciendo que la energía solar sea más accesible en todo el mundo y ayudando a sostener las necesidades energéticas globales.
Sobre la autora
Robert Jennings es coeditor de InnerSelf.com con su esposa Marie T Russell. Asistió a la Universidad de Florida, al Instituto Técnico del Sur ya la Universidad de Florida Central con estudios en bienes raíces, desarrollo urbano, finanzas, ingeniería arquitectónica y educación primaria. Fue miembro del Cuerpo de Marines de los EE. UU. y del Ejército de los EE. UU. y estuvo al mando de una batería de artillería de campaña en Alemania. Trabajó en finanzas, construcción y desarrollo inmobiliario durante 25 años antes de fundar InnerSelf.com en 1996.
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