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印度科新研究:让太阳能电池在水下发电

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印度科新研究:让太阳能电池在水下发电

【摘要】:

 

珠海康发新能源科技有限公司  来源:珠海康发新能源   2020/3/24

在能源转型持续深入的当下,新能源开发利用呼声越来越高。太阳能是一种取之不尽用之不竭的可再生能源,太阳能电池已从军事、航天领域进入工业、商业、农业、 通信、家用电器及公用设施等领域,且在边远地区、高山、沙漠、海岛和农村得到了普遍应用。随着技术的进步,如今太阳能板的应用范围愈来愈广,装设地点已经不再局限于地面、屋顶,已拓展到水面,甚至手表等可穿戴设备方面。近年来,水面型太阳能备受关注,而随着各式各样的水面太阳能板的大规模应用,研究人员开始尝试让光电技术潜入水下,如将太阳能板进泡在5%浓度的盐水中,进行长达7天的研究测试,发电效率仍可维持在99.56%以上。

太阳能朝水下发展确实进一步扩展了太阳能板的应用范围。但问题是,能经受住风吹雨淋日晒的太阳能板长时间置于水下的话能防水吗?会不会被水一泡就坏了,在水下会不会影响发电效率、甚至波及水质?

近日,印度坎普尔印度理工学院、印度皮拉尼海德拉巴德校区博拉理工学院及印度国防材料研发机构的研究人员,将非硅晶太阳能板浸泡在纯净水、湖水、海水等各种不同的水体进行研究。实验证明:太阳能发电量确实会因为水质、深度而大不如前,但是发电量足以为水下监控传感器、设备,以及各种商业与国防应用供电,为太阳能应用开辟了新途径。

相对来说,浸在水中的太阳能电池处于一个较低的温度,是理想的清洁环境,但由于水中受到的太阳能辐射明显降低,因此发电效率也会大幅降低。有研究表明,单晶和多晶硅电池在水下1米深时,转换效率会下降20%,但是非晶硅类电池在水下1.5米深时的转换效率降低得较少。因此,此次试验中采用了 松下的非晶硅太阳能电池,电池片的表面涂有聚二甲基硅氧烷。该化合物无毒也不易燃,具有出色的光学性能与疏水性。研究者声称该种涂层方式还可提高2.79%的电池发电效率。

据了解,非晶硅太阳能的硅原子堆积方式是紊乱的,没有一定的规则性以及周期性排列。通常这类太阳能板的光吸收性更高,是一般硅晶太阳能的500倍以上。即使在低光照射条件下,如阳光照射不强烈的早晨、傍晚、阴天以及临近建筑物遮挡等条件下,非晶硅电池具有更高的吸收光线的光谱敏感性,因此非晶硅电池在室内和室外的应用早已屡见不鲜。

水能吸收并反射光线,波长越长的光越难穿透水。以海水为例,对于不同波长的光衰减有很大差别。其中蓝绿波段的光衰减最少,有少许的深蓝光谱可以穿透100米以下的海洋。光线的可见波长范围基本介于380~780纳米之间。印度研究人员表示,这一特性使得非晶硅电池成为水下环境的理想选择,随着深度的增加,水中光谱会变窄。

试验中,印度研究人员将非晶硅太阳能板分别浸泡在纯净水(去离子水)、湖水、海水及含有3.5%盐度的海盐和其他水杂质制作的人造海水水深2米处,再用太阳光仿真器照射测试。根据该团队发表在《Energy Research》的研究数据,发现放置在纯水的非晶硅太阳能板表现最好,最佳功率输出为0.0367W,海水和人工海水则分别是0.0337W和0.0320W,因为细菌、藻类与其他杂质的关系,松下太阳能板在湖水中表现不佳。

该研究团队指出,这项研究工作由印度国防实验室提供资金支持,主要是为了探索利用太阳能来操作各种水下传感器和监视设备。虽然还面临着诸多挑战及局限性,但是从目前获得的结果来看,光伏发电技术在水下监测传感器或设备中,存在着巨大的潜力。