太陽能電池在水下是如何工作？

:雖然太陽能電池在置于水下時(shí)，發(fā)電功率會(huì)大幅降低，這是對(duì)這個(gè)課題的研究也并非毫無益處。近日印度的研究人員就表示，置于水中的太陽能電池可以用于監(jiān)測(cè)傳感器，從而應(yīng)用于商業(yè)和國(guó)防領(lǐng)域。

位于皮拉尼-海得拉巴校區(qū)的伯拉理工學(xué)院、印度理工學(xué)以及印度國(guó)防材料研發(fā)機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們表示，采用松下的非晶硅電池作為測(cè)試對(duì)象，浸在水中的太陽能電池相對(duì)來說處于一個(gè)較低的溫度，是理想的清潔環(huán)境。然而，在水中受到的太陽能輻射明顯降低，在引用另一項(xiàng)研究時(shí)，科學(xué)家小組表示，單晶和多晶硅電池在1米深的水下時(shí)，轉(zhuǎn)換效率會(huì)下降20%，但是非晶硅類電池在1.5米深的水下轉(zhuǎn)換效率降低的較少，這一對(duì)比數(shù)據(jù)令人興奮：剩余的轉(zhuǎn)換效率就足以為水下電子設(shè)備供電。

科學(xué)家們?cè)谒?0厘米的地方測(cè)試了一種非晶硅電池片，這種電池片的表面涂有聚二甲基硅氧烷(PDMS)，PDMS是光電應(yīng)用中最為廣泛使用的硅基有機(jī)聚合物。據(jù)研究人員介紹，PDMS具有優(yōu)異的光學(xué)性能和疏水性?！斑@是一種惰性的，無毒的，不易燃的聚合物”，這種涂層方式提高了2.79%的電池片功率。

研究小組之所以選擇非晶硅電池，因?yàn)樗鼈兙哂形展饩€的光譜敏感性，而光線的可見波長(zhǎng)范圍基本上在380-780納米之間。研究人員說，這使得非晶硅電池成為水下環(huán)境的理想選擇，在水中，隨著深度的增加，光譜會(huì)變窄，較長(zhǎng)的波長(zhǎng)在初始深度穿透。實(shí)際上，非晶硅電池在室內(nèi)和室外的應(yīng)用早就屢見不鮮。

在使用SS50AA光伏模擬器測(cè)試松下電池片的性能時(shí)，電池片被浸在四種環(huán)境的水中：去離子水、湖水、海水、用買來的含有3.5%鹽度的海鹽和其他水雜質(zhì)制作的人造海水。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)對(duì)比，在湖水中松下電池片的表現(xiàn)最差，細(xì)菌、藻類和其他雜質(zhì)降低了液體的透明度。最佳輸出功率為0.0367 W，這是在去離子水深度為2米時(shí)獲得的數(shù)據(jù)，而海水和人造海水在同樣的深度時(shí)，分別為0.0337 W和0.0320W。

“雖然還面臨著很多挑戰(zhàn)和局限性，但是從目前獲得的結(jié)果表明，光伏發(fā)電技術(shù)在水下監(jiān)測(cè)傳感器或設(shè)備,以及現(xiàn)代電力電子的各種其他商業(yè)和國(guó)防應(yīng)用中，存在著巨大的潛力?！毖芯咳藛T們?cè)谖恼轮袑懙?，這一研究以《分析非晶硅太陽能電池在不同水下環(huán)境下的太陽輻照結(jié)果》為標(biāo)題，發(fā)表在國(guó)際能源研究雜志上。

這項(xiàng)研究的協(xié)調(diào)負(fù)責(zé)人，同時(shí)也是比爾拉技術(shù)與科學(xué)學(xué)院（BITS-Pilani）的教授Sanket Goel表示“這項(xiàng)研究工作由印度國(guó)防實(shí)驗(yàn)室提供資金支持，主要是為了探索和優(yōu)化利用水下太陽能來操作各種水下傳感器和監(jiān)視設(shè)備。”這項(xiàng)研究為太陽能在水下的應(yīng)用開拓了新的方向。

原標(biāo)題:太陽能電池在水下是如何工作的