更高效的水下太阳能电池，具有最佳材料

时间：2021-09-26 15:52:08 来源：

该图像显示有机太阳能电池，这可能是水下应用的候选者，因为它们可以在低光条件下耐水性并表现出色。

可能有许多忽略的有机和无机材料，可用于利用阳光水下和有效地动力自主潜水车辆，纽约大学的研究人员报告。他们的研究，今天（3月18日）在joule期刊上发布，开发了一系列水域深度的最佳带隙值的准则，证明了各种宽带隙半导体，而不是传统硅中使用的窄带半导体太阳能电池，最好配备水下使用。

“到目前为止，一旦硅吸收大量的红色和红外光，我们展示了一旦硅片吸收了大量红色和红外光，我们就会使用传统的硅细胞远离理想。纽约大学Tandon工程学院Andréd泰勒的转型材料和设备实验室教授博士A.Röhr说，杰森A.Röhr说。“通过我们的指导方针，可以开发更优化的材料。”

该图形摘要显示了水下太阳能电池如何在最清澈的水域中产生高达65％的有用功率。

水下车辆，例如用于探索深海海洋的车辆，目前受到陆上电力或低效电池的限制，防止在较长的距离和时间段内行进。但是，虽然已经在陆地和外层空间取消的太阳能电池技术可以使这些潜水员更自由地漫游，但水汪汪的世界呈现出独特的挑战。水分散射并吸收大部分可见光光谱，即使在硅的太阳能电池有机会捕获它们之前，也均匀地浸泡红色的太阳波长。

最先前的开发水下太阳能电池的尝试已经由硅或非晶硅构成，每个硅具有最适合在陆地上吸收光的窄带空隙。然而，即使其他波长在传统的太阳能电池中发现，蓝色和黄色的光线也会渗透到水塔深入水柱中，这表明在传统的太阳能电池中未发现具有更宽的带空隙的半导体可以提供更适合供应水下的能量。

为了更好地了解水下太阳能电池的潜力，利用详细的平衡模型来测量来自大西洋和太平洋的最清晰的地区的水分，从大西洋和太平洋的最清晰地区评估水域的水分。地点。显示太阳能电池从太阳下降到地球上最清澈的水体积50米的深度，寒冷的水域进一步提高了细胞的效率。

研究人员的计算揭示了太阳能电池吸收剂可以在最佳带隙的最佳带隙，其深度为约1.8个电源的深度，深度为50米。这些值仍然存在于所研究的所有水源中，建议太阳能电池可以针对特定的操作深度而不是水位定制。

Röhr注意到，廉价生产由有机材料制成的太阳能电池，这些太阳能电池已知在低光条件下表现良好，以及由周期表上的三组和五组的元素制成的合金可能是深水中的理想选择。虽然半导体的物质与土地上使用的太阳能电池不同，但整体设计将保持相对相似。

“虽然阳光收获材料必须改变，但一般设计不一定要改变这一切，”Röhr说。“传统的硅太阳能电池板，如您在屋顶上找到的太阳能电池板封装，以禁止环境损坏。研究表明，这些面板可以浸入并在水中运行几个月，而不会对面板造成显着损坏。类似的封装方法可以用于由最佳材料制成的新太阳能电池板。“现在他们已经发现了有效的水下太阳能电池蜱虫，研究人员计划开始开发最佳材料。

“这是乐趣开始的地方！” Röhr说。“我们已经调查了在水中高度稳定的未封闭的有机太阳能电池，但仍然需要表明这些细胞可以比传统细胞更有效。鉴于世界各地的同事如何，我们肯定会在不久的将来在市场上看到这些新的和令人兴奋的太阳能电池。“

参考：Röhr等人的“水下太阳能电池的效率限制”，2012年3月18日，joule.doi：
10.1016 / J.Joule.2020.02.005

这项工作得到了纽约大学的支持。

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