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印度学者的新研究:让太阳能电池在水下发电

时间:2020-03-12 10:37:29 作者: 来源:51区未解之谜网 手机阅读

随着能源转型的深入,新能源开发利用的呼声越来越高。太阳能是取之不尽、用之不竭的可再生能源。太阳能电池已经从军事和航空领域进入工业、商业、农业、通信、家用电器和公共设施领域,并广泛应用于偏远地区、山区、沙漠、岛屿和农村地区。

随着技术的进步,太阳能电池板的应用范围越来越广。安装地点不再局限于地面和屋顶,而是扩展到水面,甚至手表和其他可穿戴设备近年来,水面太阳能引起了人们的广泛关注。随着各种水面太阳能电池板的大规模应用,研究人员已经开始尝试淹没光伏技术。例如,如果太阳能电池板在5%的盐水中浸泡7天进行研究和测试,发电效率仍然可以保持在99.56%以上水下

太阳能的开发,确实进一步扩大了太阳能电池板的应用范围。但问题是,如果长时间放置在水下,一个能经受风、雨和太阳的太阳能电池板能防水吗?它会不会被水破坏,会不会影响发电效率甚至水下水质?

最近,来自坎普尔的印度理工学院、印度比拉尼海得拉巴校区的博拉理工学院以及印度国防材料研究与发展学院的研究人员将无定形太阳能电池板浸入各种水体中进行研究,例如纯净水、湖水和海水。实验证明,由于水质和深度的原因,太阳能发电确实比以前低得多,但其发电量足以为水下监测传感器、设备以及各种商业和国防应用提供电力,为太阳能应用开辟了新的途径。


相对而言,浸入水中的太阳能电池温度相对较低,是理想的清洁环境。然而,由于水中太阳辐射的明显减少,发电效率也会大大降低。一些研究表明,当单晶硅和多晶硅电池在水下1米深时,它们的转换效率将降低20%,但是当它们在水下1.5米深时,非晶硅电池的转换效率将降低较少。因此,本试验使用松下非晶硅太阳能电池,电池表面涂有聚二甲基硅氧烷。该化合物无毒、不可燃,具有优异的光学性能和疏水性。研究人员称,这种涂覆方法还可以将电池发电效率提高2.79%

据了解,非晶硅太阳能中硅原子的积累方式是无序的,没有一定的规律性和周期性排列。这种太阳能电池板通常具有较高的吸光率,比普通硅晶体太阳能高出500倍。即使在弱光照射条件下,例如早晨、晚上、阳光不强烈的阴天以及附近建筑物的阴影下,非晶硅电池也具有较高的光谱灵敏度来吸收光,因此非晶硅电池在室内和室外的应用一直很普遍。

水可以吸收和反射光,波长越长,越难穿透水。以海水为例,不同波长的光衰减差异很大。蓝绿色波段的光衰减最小,一点点深蓝色光谱可以穿透100米以下的海洋。光的可见波长范围基本上在380纳米和780纳米之间。印度研究人员称,这一特性使非晶硅电池成为水下环境的理想选择。随着深度的增加,水中的光谱会变窄。在

测试中,印度研究人员将非晶硅太阳能电池板分别浸泡在2米水深的纯净水(去离子水)、湖水、海水和含3.5%盐度的海盐及其他水杂质的人造海水中,然后用阳光模拟器照射进行测试。根据能源研究团队发布的研究数据,置于纯水中的非晶硅太阳能电池板性能最佳,最佳功率输出为0.0367瓦,而海水和人造海水分别为0.0337瓦和0.0320瓦。由于细菌、藻类和其他杂质之间的关系,松下太阳能电池板在湖水中表现不佳。

研究小组指出,这项研究工作是由印度国防实验室资助的,主要目的是探索利用太阳能来操作各种水下传感器和监测设备。尽管仍有许多挑战和限制,但从目前取得的成果来看,光伏发电技术在水下监测传感器或设备方面具有巨大的潜力。

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