Kaynak: scitechdaily
New York Üniversitesi'ndeki araştırmacılara göre, su altında güneş ışığından faydalanmak ve özerk dalgıç araçlara etkili bir şekilde güç vermek için kullanılabilecek birçok gözden kaçan organik ve inorganik malzeme olabilir. Bugün (18 Mart 2020) Joule dergisinde yayımlanan araştırmaları, geleneksel silikonda kullanılan dar bantlı yarı iletkenlerden ziyade çeşitli geniş bant aralıklı yarı iletkenlerin, çeşitli sulu derinliklerde optimum bant aralığı değerleri için yönergeler geliştirmektedir. güneş pilleri, sualtı kullanımı için en iyi şekilde donatılmıştır.
“Şimdiye kadar genel eğilim, silikonun çok miktarda kırmızı ve kızılötesi ışığı emmesi nedeniyle, özellikle de su ile emilen, önemli bir derinliğe gittiğinizde ideal olmaktan uzak olduğunu gösterdiğimiz geleneksel silikon hücreleri kullanmak olmuştur. geniş derinliklerde, ”diyor Jason D.Röhr, Prof. André D.Taylor'un New York Üniversitesi Tandon Mühendislik Okulu'ndaki Dönüştürücü Malzemeler ve Cihazlar laboratuvarı ve çalışma yazarı. “Yönergelerimizle daha uygun malzemeler geliştirilebilir.”
Abyssal okyanusu keşfetmek için kullanılanlar gibi su altı araçları şu anda karadaki güç veya verimsiz yerleşik pillerle sınırlıdır ve daha uzun mesafeler ve süreler boyunca seyahat etmeyi önler. Ancak karada ve uzayda daha önce çıkmış olan güneş pili teknolojisi, bu dalgıçlara dolaşım için daha fazla özgürlük sunsa da, sulu dünya benzersiz zorluklar sunuyor. Su, görünür ışık spektrumunun çoğunu dağıtır ve emer, silikon bazlı güneş pilleri onları yakalama şansına sahip olmadan önce sığ derinliklerde bile kırmızı güneş dalga boylarını emer.
Daha önce sualtı güneş pilleri geliştirme girişimlerinin çoğu, her biri karadaki ışığı emmek için en uygun dar bant boşluklarına sahip olan silikon veya amorf silikondan yapılmıştır. Bununla birlikte, mavi ve sarı ışık, diğer dalga boyları azaldıkça bile su sütununa derinlemesine nüfuz etmeyi başarır, bu da geleneksel güneş hücrelerinde bulunmayan daha geniş bant boşluklarına sahip yarı iletkenlerin su altında enerji sağlamak için daha iyi bir uyum sağlayabileceğini gösterir.
Sualtı güneş pillerinin potansiyelini daha iyi anlamak için, Röhr ve arkadaşları Atlantik ve Pasifik okyanuslarının en açık bölgelerinden bulanık bir Fin gölüne kadar değişen su kütlelerini değerlendirdiler ve her birinde güneş pilleri için verimlilik sınırlarını ölçmek için ayrıntılı bir denge modeli kullandılar. yer. Güneş pillerinin, dünyanın en temiz su kütlelerinde güneşten 50 metre derinliğe kadar enerji topladığı ve soğuk suların hücrelerin verimliliğini daha da artırdığı gösterilmiştir.
Araştırmacıların hesaplamaları, güneş pili emicilerinin en iyi iki metre derinlikte yaklaşık 1.8 elektronvolt ve 50 metre derinlikte yaklaşık 2.4 elektronvolt optimum bant aralığı ile çalışacağını ortaya koydu. Bu değerler, incelenen tüm su kaynaklarında tutarlı kalmıştır, bu da güneş pillerinin su konumları yerine belirli çalışma derinliklerine uyarlanabileceğini düşündürmektedir.
Röhr, düşük ışık koşullarında iyi performans gösterdiği bilinen organik malzemelerden yapılmış ucuz üretilen güneş pillerinin yanı sıra periyodik tablodaki üç ve beşinci gruplardan elementlerle yapılan alaşımların derin sularda ideal olabileceğini belirtiyor. Yarı iletkenlerin maddesi karada kullanılan güneş pillerinden farklı olsa da, genel tasarım nispeten benzer kalacaktı.
“Güneş hasat malzemelerinin değişmesi gerekecek olsa da, genel tasarımın çok fazla değişmesi gerekmeyecek,” diyor Röhr. “Çatınızda bulabileceğiniz gibi geleneksel silikon güneş panelleri, çevreye verilen zararı önlemek için kapsüllenmiştir. Çalışmalar, bu panellerin panele önemli bir zarar vermeden aylarca suya daldırılabileceğini ve çalıştırılabileceğini göstermiştir. Optimal malzemelerden yapılmış yeni güneş panelleri için benzer kapsülleme yöntemleri kullanılabilir. ” Artık su altı güneş pillerini etkili kılan şeyleri ortaya çıkardıklarına göre, araştırmacılar en uygun malzemeleri geliştirmeye başlamayı planlıyorlar.
"Eğlence burada başlıyor!" diyor Röhr. “Suda oldukça stabil olan kapsüllenmemiş organik güneş pillerini zaten araştırdık, ancak yine de bu hücrelerin geleneksel hücrelerden daha verimli hale getirilebileceğini göstermemiz gerekiyor. Dünyadaki meslektaşlarımızın ne kadar yetenekli olduğu düşünüldüğünde, bu yeni ve heyecan verici güneş hücrelerini yakın gelecekte piyasada göreceğimizden eminiz. ”
