Причин может быть много забывают органических и неорганических материалов, которые могут быть использованы для проводки подводных солнечных лучей и эффективно электропитания автономных подводных аппаратов, исследователи доклад в Нью-Йоркском университете. Их исследования, издание 18 марта в журнале Джоуль, разрабатывает рекомендации для оптимального зазора диапазона значений в диапазоне глубин, что свидетельствует о различных широкополосных полупроводников, а не узкополосные полупроводниковые приборы, используемые в традиционных кремниевых солнечных элементов, лучше всего приспособлены для использования под водой.
«Пока общая тенденция заключается в использовании традиционных кремниевых клеток, которые мы показываем далеки от идеала, как только вы перейдете на значительную глубину, поскольку кремний поглощает большое количество красного и инфракрасного света, которая также поглощается водой, особенно на больших глубинах», — говорит Джейсон А. Röhr, работал научным сотрудником в проф. Д. Андрэ Тейлора преобразующей материалов и приборов лаборатории на Тандон Школы инженерии Нью-Йоркского университета и автор исследования. «С нашими правилами, более оптимальные материалы могут быть разработаны.»
В настоящее время подводные аппараты, такие как те, которые используются для изучения глубинного океана, ограниченные береговой мощности или неэффективного бортовой батареи, предотвращая путешествовать на более длинные расстояния и периоды времени. Но в то время как фотоэлемент технология, которая уже вылетела на земле и в космосе, могли бы дать эти аппараты больше свободы, чтобы бродить, Водный мир представляет уникальные проблемы. Вода рассеивает и поглощает большую часть видимого спектра света, впитывая красный солнечный длин волн даже на небольших глубинах до кремниевых солнечных элементов был бы шанс их захватить.
Большинство предыдущих попыток разработать подводные солнечные батареи были изготовлены из кремния или аморфного кремния, каждый из которых имеет узкую полосу пробелы лучше всего подходит для поглощения света на земле. Тем не менее, синий и желтый свет умудряется проникать глубоко в толщу воды и даже, как другие длины волны уменьшаются, предполагая, что полупроводниках с широкой пробелов полоса не нашли в традиционные солнечные батареи могут обеспечить лучше подходят для подачи энергии под водой.
Чтобы лучше понять потенциал подводные солнечные батареи, Röhr и коллеги оценили водоемов, начиная от ярких регионы Атлантического и Тихого океанов в мутной финские озера, используя подробное-балансовая модель для оценки эффективности ограничения для солнечных батарей в каждом месте. Солнечные батареи были показаны для сбора энергии от солнца на глубине 50 метров в чистейшей тела земли воды, с холодными водами дальнейшего повышения эффективности функционирования клеток.
Расчеты исследователей показали, что поглотители солнечной батареи будет функционировать с оптимальной шириной запрещенной зоны около 1,8 электронвольтам на глубине двух метров и около 2,4 электронвольтам на глубине 50 метров. Эти значения остается последовательной во всех исследованных водных источников, предполагая, что солнечные батареи могут быть адаптированы к конкретным операционным глубины, а не воды.
Röhr отмечает, что дешево производить солнечные элементы сделаны из органических материалов, которые, как известно, хорошо работать в условиях низкой освещенности, а также сплавов с элементами из групп три и пять в периодической таблице может быть идеальным в глубоких водах. И пока вещество полупроводников будут отличаться от солнечных батарей, используемых на земле, общий дизайн будет оставаться относительно схожи.
«В то время как солнце-сбор материалов придется менять, общий дизайн не обязательно должен все изменить многое», — говорит Röhr. «Традиционные кремниевые солнечные батареи, как те, которые вы можете найти на вашей крыше, инкапсулируются запретить урон от окружающей среды. Исследования показали, что эти панели могут быть погружены и эксплуатироваться в воде в течение месяцев без значительных повреждений панелей. Подобные методы инкапсулирования могут быть использованы для новых солнечных панелей, изготовленных из оптимальных материалов».Теперь, когда они обнаружили, что делает эффективным подводные солнечные батареи галочки, ученые планируют приступить к разработке оптимальных материалов.
«Вот где начинается самое интересное!» — говорит Röhr. «Мы уже изучили декапсулировать органические солнечные элементы, которые являются весьма стабильными в воде, но мы все еще должны показать, что эти клетки могут быть более эффективны, чем традиционные клетки. Учитывая, насколько способны наши коллеги по всему миру, мы уверены, что мы увидим эти новые и захватывающие солнечных батарей на рынок в ближайшем будущем».
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!