印度學者的新研究：讓太陽能電池在水下發電

2023-03-31 21:40:38 2

隨著能源轉型的深入，新能源開發利用的呼聲越來越高。太陽能是取之不盡、用之不竭的可再生能源。太陽能電池已經從軍事和航空領域進入工業、商業、農業、通信、家用電器和公共設施領域，並廣泛應用於偏遠地區、山區、沙漠、島嶼和農村地區。

隨著技術的進步，太陽能電池板的應用範圍越來越廣。安裝地點不再局限於地面和屋頂，而是擴展到水面，甚至手錶和其他可穿戴設備近年來，水面太陽能引起了人們的廣泛關注。隨著各種水面太陽能電池板的大規模應用，研究人員已經開始嘗試淹沒光伏技術。例如，如果太陽能電池板在5%的鹽水中浸泡7天進行研究和測試，發電效率仍然可以保持在99.56%以上水下

太陽能的開發，確實進一步擴大了太陽能電池板的應用範圍。但問題是，如果長時間放置在水下，一個能經受風、雨和太陽的太陽能電池板能防水嗎？它會不會被水破壞，會不會影響發電效率甚至水下水質？

最近，來自坎普爾的印度理工學院、印度比拉尼海得拉巴校區的博拉理工學院以及印度國防材料研究與發展學院的研究人員將無定形太陽能電池板浸入各種水體中進行研究，例如純淨水、湖水和海水。實驗證明，由於水質和深度的原因，太陽能發電確實比以前低得多，但其發電量足以為水下監測傳感器、設備以及各種商業和國防應用提供電力，為太陽能應用開闢了新的途徑。

相對而言，浸入水中的太陽能電池溫度相對較低，是理想的清潔環境。然而，由於水中太陽輻射的明顯減少，發電效率也會大大降低。一些研究表明，當單晶矽和多晶矽電池在水下1米深時，它們的轉換效率將降低20%，但是當它們在水下1.5米深時，非晶矽電池的轉換效率將降低較少。因此，本試驗使用松下非晶矽太陽能電池，電池表面塗有聚二甲基矽氧烷。該化合物無毒、不可燃，具有優異的光學性能和疏水性。研究人員稱，這種塗覆方法還可以將電池發電效率提高2.79%

據了解，非晶矽太陽能中矽原子的積累方式是無序的，沒有一定的規律性和周期性排列。這種太陽能電池板通常具有較高的吸光率，比普通矽晶體太陽能高出500倍。即使在弱光照射條件下，例如早晨、晚上、陽光不強烈的陰天以及附近建築物的陰影下，非晶矽電池也具有較高的光譜靈敏度來吸收光，因此非晶矽電池在室內和室外的應用一直很普遍。

水可以吸收和反射光，波長越長，越難穿透水。以海水為例，不同波長的光衰減差異很大。藍綠色波段的光衰減最小，一點點深藍色光譜可以穿透100米以下的海洋。光的可見波長範圍基本上在380納米和780納米之間。印度研究人員稱，這一特性使非晶矽電池成為水下環境的理想選擇。隨著深度的增加，水中的光譜會變窄。在

測試中，印度研究人員將非晶矽太陽能電池板分別浸泡在2米水深的純淨水(去離子水)、湖水、海水和含3.5%鹽度的海鹽及其他水雜質的人造海水中，然後用陽光模擬器照射進行測試。根據能源研究團隊發布的研究數據，置於純水中的非晶矽太陽能電池板性能最佳，最佳功率輸出為0.0367瓦，而海水和人造海水分別為0.0337瓦和0.0320瓦。由於細菌、藻類和其他雜質之間的關係，松下太陽能電池板在湖水中表現不佳。

研究小組指出，這項研究工作是由印度國防實驗室資助的，主要目的是探索利用太陽能來操作各種水下傳感器和監測設備。儘管仍有許多挑戰和限制，但從目前取得的成果來看，光伏發電技術在水下監測傳感器或設備方面具有巨大的潛力。