看好水下太陽能應用,美科學家提供一盞選材指路明燈

作者 | 發布日期 2020 年 03 月 19 日 17:45 | 分類 太陽能 , 能源科技 follow us in feedly


過去有不少研究提到太陽能板在水中也能發電,只要採用吸光範圍更廣的非晶矽太陽能技術,就能助水下設備一臂之力,不過美國科學家發現,我們其實還有許多可用材料待發掘。

傳統的矽晶太陽能之所以不能應用在水下設備,主要是因為矽晶太陽能是轉換陽光中的近紅外光、可見光及紫外光來發電,偏偏水也會吸收紅光,光波長越長、就越難穿透水,因此只有少許的深藍光譜可以穿透 100 公尺以下的海洋。

對此,美國紐約大學坦登工程學院(New York University Tandon School of Engineering)科學家認為,可以從寬能隙(Wide Bandgap,WBG)材料著手,這些材料可以吸收能量較高的短波長,能吸收矽晶太陽能無法吸收到的光。

矽晶材料的能隙為 1.12eV,那麼水下太陽能的能隙要多寬才好?坦登工程學院團隊將不同能隙的太陽能材料放置在不同深度、清澈度的水中,希望能測量各種太陽能電池的極限所在,最終發現,就算把太陽能置於 50 公尺深的清澈海水,它還是可以發電,且發電效率還會因為冷水降溫而提高。

團隊研究發現,若要在水下 2 公尺處裝設太陽能,材料最佳能隙為 1.8eV,若要放在更深的水下 50 公尺處,能隙就得增加到 2.4eV,未來科學家或許能針對不同的水深需求,研發或是購買不同的太陽能材料。

其中新興太陽能在研究中表現良好,博士後研究人員 Jason A. Röhr 指出,在弱光下可以發電的有機太陽能以及三五族半導體也很適合應用在水深處。

除此之外,這些太陽能板也不一定需要封裝材料。過去紐約大學另一研究也成功研發出水下應用的有機太陽能電池,電池甚至可以在無封裝的狀況下下水運作,在經過 10,000 次彎曲後也沒有損毀。

(首圖來源:pixabay

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