MWC 2018
2018
Computex
IFA 2018
Работа солнечных панелей в водной среде может быть эффективнее, чем на воздухе. Постоянное охлаждение и очистка собирающих свет поверхностей — лишь часть преимуществ полного погружения панелей. Главным препятствием долгое время оставалась опасность химической деградации ячеек при контакте с водой, но учёные из Южной Корее готовы совершить прорыв.
Источник изображения: ИИ-генерация Grok 3/3DNews
Исследователи из Междисциплинарного основного института энергетики будущего (MCIFE) в Южной Корее изготовили поликристаллический солнечный элемент для работы в условиях прямого контакта с водой — для сбора света с границы раздела полупроводник–вода, который, как сообщается, улучшил поглощение света, снизил отражение от поверхности и обеспечил защиту от воздействия окружающей среды в подводных условиях.
Ещё в 2020 году эффективность подводного размещения солнечных батарей изучали учёные из Технологического и научного института Бирлы (Birla Institute of Technology and Science), Индийского технологического института в Канпуре (Indian Institute of Technology Kanpur) и компании Defence Materials. Согласно их выводам, погружённые в воду батареи выигрывают от более низких температур и естественной очистки.
«Несмотря на трудности и ограничения, полученные результаты показывают, что у технологии солнечных батарей есть огромный потенциал для использования в подводных датчиках или устройствах мониторинга, а также в различных коммерческих и оборонных приложениях с современной силовой электроникой», — сделали вывод исследователи.
Учёные из Южной Кореи исследовали свойства оксида галлия (Ga₂O₃) как материала для покрытия подводных солнечных элементов с комплексом полезных качеств: устойчивостью, улучшенным сбором фотонов и сниженным отражением. Для экспериментов был создан одиночный элемент со сторонами 12 мм с 2,3-нм покрытием оксида галлия, который протестировали как на воздухе, так и под водой. Для сравнения одновременно с ним тестировали в воде ячейки из поликристаллического кремния как с покрытием Ga₂O₃, так и без него.
Эксперименты показали, что слой и покрытие Ga₂O₃ создают наилучшие условия для сбора света элементом под водой. Само по себе покрытие выступило защитным и антибликовым слоем (что, например, улучшило работу обычной поликристаллической ячейки под водой), а дополнительный собирающий фотоны слой Ga₂O₃ ещё сильнее улучшил выработку тока.
Итоговая эффективность ячейки со слоем оксида галлия и с защитным покрытием из этого материала составила рекордные 21,56 %. За ней следует обычная поликристаллическая ячейка для подводных условий — 19,36 %, поликристаллическая ячейка с покрытием из оксида галлия — 19,04 %, и обычная поликристаллическая ячейка — всего 17,87 %.
Источник изображения: MCIFE
«Результаты показывают, что присутствие Ga₂O₃ значительно усиливает фототок как в воздушной, так и в водной среде, — подчеркнули учёные. — Примечательно, что самый высокий фототок наблюдается в условиях покрытия и слоя Ga₂O₃ в воде, что говорит о том, что совместное воздействие Ga₂O₃ и воды повышает эффективность переноса заряда».
Солнечная ячейка для работы в воде может привести к созданию интересных решений для подводного применения — от датчиков до дронов, что позволит не полагаться исключительно на аккумуляторы для удалённых автономных платформ. Наконец, подводная среда всегда рассматривалась человеком как перспективная для заселения. Солнечный свет — это неплохая альтернатива для обеспечения энергией подводных жилищ.
Источник:
