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看好水下太阳能应用,美科学家提供一盏选材指路明灯

2024-11-02 205


过去有不少研究提到太阳能板在水中也能发电,只要采用吸光范围更广的非晶硅太阳能技术,就能助水下设备一臂之力,不过美国科学家发现,我们其实还有许多可用材料待发掘。

传统的硅晶太阳能之所以不能应用在水下设备,主要是因为硅晶太阳能是转换阳光中的近红外光、可见光及紫外光来发电,偏偏水也会吸收红光,光波长越长、就越难穿透水,因此只有少许的深蓝光谱可以穿透 100 米以下的海洋。

对此,美国纽约大学坦登工程学院(New York University Tandon School of Engineering)科学家认为,可以从宽能隙(Wide Bandgap,WBG)材料着手,这些材料可以吸收能量较高的短波长,能吸收硅晶太阳能无法吸收到的光。

硅晶材料的能隙为 1.12eV,那么水下太阳能的能隙要多宽才好?坦登工程学院团队将不同能隙的太阳能材料放置在不同深度、清澈度的水中,希望能测量各种太阳能电池的极限所在,最终发现,就算把太阳能置于 50 米深的清澈海水,它还是可以发电,且发电效率还会因为冷水降温而提高。

团队研究发现,若要在水下 2 米处装设太阳能,材料最佳能隙为 1.8eV,若要放在更深的水下 50 米处,能隙就得增加到 2.4eV,未来科学家或许能针对不同的水深需求,研发或是购买不同的太阳能材料。

其中新兴太阳能在研究中表现良好,博士后研究人员 Jason A. Röhr 指出,在弱光下可以发电的有机太阳能以及三五族半导体也很适合应用在水深处。

除此之外,这些太阳能板也不一定需要封装材料。过去纽约大学另一研究也成功研发出水下应用的有机太阳能电池,电池甚至可以在无封装的状况下下水运作,在经过 10,000 次弯曲后也没有损毁。

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  • Efficiency Limits of Underwater Solar Cells
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(首图来源:pixabay)

延伸阅读:

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2020-03-22 11:09:00

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