Sumber: scitechdaily
Mungkin terdapat banyak bahan organik dan bukan organik yang boleh digunakan untuk memanfaatkan cahaya matahari di bawah air dan cekap berkuasa kenderaan tenggelam autonomi, lapor penyelidik di New York University. Penyelidikan mereka, penerbitan hari ini (18 Mac, 2020) dalam Joule jurnal, membangun garis panduan untuk nilai jurang jalur optimum di pelbagai kedalaman berair, menunjukkan bahawa pelbagai semikonduktor jurang luas band, bukannya semikonduktor sempit band yang digunakan dalam silikon tradisional sel suria, dilengkapi dengan terbaik untuk penggunaan air.
"Sejauh ini, trend umum telah menggunakan sel silikon tradisional, yang kami menunjukkan adalah jauh dari ideal apabila anda pergi ke kedalaman yang ketara kerana silikon menyerap sejumlah besar cahaya merah dan inframerah, yang juga diserap oleh air - terutama pada kedalaman besar, "kata Jason A. Röhr, seorang penyelidik penyelidikan postdoctoral dalam makmal Transformasi Bahan dan Peranti Profesor André D. Taylor di Sekolah Pengajian Tandon di New York University dan pengarang kajian. "Dengan garis panduan kami, bahan yang lebih optimum dapat dibangunkan."
Kenderaan bawah laut, seperti yang digunakan untuk meneroka lautan abyssal, kini terhad oleh kuasa darat atau bateri on-board yang tidak cekap, menghalang perjalanan dalam jarak yang lebih jauh dan tempoh masa. Tetapi sementara teknologi sel solar yang telah diambil di darat dan di luar angkasa dapat memberikan kebebasan yang lebih besar untuk berkeliaran, dunia berair memberikan cabaran yang unik. Air menyerap dan menyerap banyak spektrum cahaya yang dapat dilihat, menyerap panjang gelombang solar merah walaupun di kedalaman cetek sebelum sel solar berasaskan silikon berpeluang untuk menangkapnya.
Kebanyakan percubaan sebelum ini untuk membangunkan sel-sel solar bawah air telah dibina daripada silikon atau silikon amorfus, yang masing-masing mempunyai jurang sempit yang paling sesuai untuk menyerap cahaya di atas tanah. Walau bagaimanapun, cahaya biru dan kuning berjaya menembusi jauh ke dalam lajur air walaupun panjang gelombang lain berkurangan, menunjukkan bahawa semikonduktor dengan jurang jalur yang lebih luas yang tidak terdapat dalam sel solar tradisional mungkin memberi kelebihan yang lebih baik untuk membekalkan tenaga di bawah air.
Untuk lebih memahami potensi sel solar bawah air, Röhr dan rakan-rakan menilai mayat air dari kawasan paling jelas di lautan Atlantik dan Pasifik ke tasik Finland yang keruh, menggunakan model timbal balik terperinci untuk mengukur had kecekapan untuk sel suria pada setiap lokasi. Sel suria ditunjukkan untuk menuai tenaga dari matahari hingga ke kedalaman 50 meter di badan air yang paling jelas di Bumi, dengan perairan yang lebih sejuk meningkatkan kecekapan sel.
Pengiraan penyelidik mendedahkan bahawa penyerap sel solar berfungsi paling baik dengan jurang band optimum sekitar 1.8 elektronvolt pada kedalaman dua meter dan sekitar 2.4 elektronvolt pada kedalaman 50 meter. Nilai-nilai ini tetap konsisten merentasi semua sumber air yang dikaji, mencadangkan sel-sel solar boleh disesuaikan dengan kedalaman operasi tertentu daripada lokasi-lokasi air.
Röhr mencatatkan bahawa sel solar yang dihasilkan dengan mudah daripada bahan organik, yang dikenali untuk berfungsi dengan baik di bawah keadaan cahaya rendah, serta aloi yang dibuat dengan unsur-unsur dari kumpulan tiga dan lima pada jadual berkala boleh menjadi ideal di perairan dalam. Dan sementara bahan semikonduktor itu berbeza dari sel suria yang digunakan di darat, reka bentuk keseluruhan akan tetap sama.
"Walaupun bahan penuaian matahari mesti berubah, reka bentuk umum tidak semestinya perlu mengubah semua itu," kata Röhr. "Panel solar silikon tradisional, seperti yang anda boleh temui di atas bumbung anda, dirangka untuk melarang kerosakan daripada alam sekitar. Kajian telah menunjukkan bahawa panel ini boleh direndam dan dikendalikan di dalam air selama berbulan-bulan tanpa menimbulkan kerosakan yang ketara kepada panel. Kaedah enkapsulasi yang sama boleh digunakan untuk panel solar baru yang diperbuat daripada bahan yang optimum. " Sekarang bahawa mereka telah menemui apa yang membuat sel solar bawah air berkesan, para penyelidik bercadang untuk mula membangunkan bahan-bahan yang optimum.
"Ini adalah tempat keseronokan bermula!" kata Röhr. "Kami telah menyiasat sel solar organik yang tidak terkompensasi yang sangat stabil di dalam air, tetapi kami masih perlu menunjukkan bahawa sel-sel ini boleh dibuat lebih efisien daripada sel-sel tradisional. Memandangkan betapa berkemampuan rakan-rakan kami di seluruh dunia, kami yakin bahawa kami akan melihat sel-sel suria baru dan menarik ini di pasaran dalam masa terdekat. "
