منبع: scitechdaily
محققان دانشگاه نیویورک گزارش دادند که ممکن است بسیاری از مواد آلی و معدنی غافل شده وجود داشته باشد که بتوان از آنها برای مهار نور آفتاب در زیر آب و به طور کارآمد در ساخت وسایل نقلیه غرق مستقل مستقل استفاده کرد. تحقیقات آنها ، که امروز (18 مارس 2020) در مجله ژول منتشر می شود ، دستورالعمل هایی برای مقادیر بهینه شکاف باند در طیف وسیعی از اعماق آبکی ارائه می دهد ، نشان می دهد که انواع نیمه هادی های شکاف پهن باند ، به جای نیمه هادی های باریک باریک مورد استفاده در سیلیکون سنتی. سلولهای خورشیدی برای استفاده در زیر آب بهترین تجهیزات هستند.
وی گفت: "تاکنون روند کلی استفاده از سلول های سنتی سیلیکون بوده است ، که نشان می دهیم یک بار که به عمق قابل توجهی بروید از ایده آل فاصله زیادی دارید زیرا سیلیکون مقدار زیادی از نور قرمز و مادون قرمز را جذب می کند ، که توسط آب نیز جذب می شود - به خصوص در جیسون آ. رور ، همکار تحقیقاتی پس از دکترا در آزمایشگاه مواد و ابزارهای تحول آمیز پروفسور آندره دی تیلور در دانشکده مهندسی تاندون در دانشگاه نیویورک و نویسنده این مطالعه می گوید. "با رهنمودهای ما می توان مواد بهینه تری تهیه کرد."
وسایل نقلیه زیر آب ، مانند وسایل نقلیه مورد استفاده در اقیانوس پرتگاه ، در حال حاضر با قدرت ساحلی یا باتری های ناکارآمد در هواپیما محدود هستند و از مسافرت در مسافت های طولانی تر و بازه های زمانی جلوگیری می کنند. اما در حالی که فناوری سلولهای خورشیدی که قبلاً در سطح زمین و فضای بیرونی خاموش شده اند می توانند به این زیر دریاها آزادی بیشتری برای پرسه زدن بدهند ، دنیای آبکی چالشهای بی نظیری را ارائه می دهد. آب ، بیشتر طیف نور مرئی را پراكنده و جذب می كند ، با افزایش طول موج های خورشیدی قرمز حتی در اعماق كم عمق ، قبل از آنكه سلول های خورشیدی مبتنی بر سیلیكون شانس گرفتن آنها را داشته باشند.
بیشتر تلاشهای قبلی برای ایجاد سلولهای خورشیدی زیر آب از سیلیکون یا سیلیکون آمورف ساخته شده است که هرکدام دارای شکافهای باند باریکی هستند که برای جذب نور در زمین مناسب هستند. با این حال ، نور آبی و زرد قادر به نفوذ به عمق ستون آب است حتی با کاهش طول موج های دیگر ، نشان می دهد نیمه هادی ها با شکاف های باند پهن تر که در سلول های خورشیدی سنتی یافت نمی شود ، ممکن است مناسب تر برای تأمین انرژی در زیر آب باشد.
برای درک بهتر پتانسیل سلولهای خورشیدی زیر آب ، Röhr و همکارانش اجسام آب اعم از واضح ترین مناطق اقیانوس اطلس و اقیانوس آرام تا یک دریاچه پرتلاطم فنلاند را ارزیابی کردند ، با استفاده از یک مدل تعادل دقیق برای اندازه گیری محدودیت کارایی سلولهای خورشیدی در هر محل. سلولهای خورشیدی در شفاف ترین اجزای آب زمین از انرژی خورشید به عمق 50 متر انرژی برداشت می کنند ، با آب های سرد باعث افزایش بیشتر بازده سلول ها می شوند.
محاسبات محققان نشان داد كه جذب كننده سلول هاي خورشيدي با شكاف باند بهينه در حدود 1.8 الكترو ولت در عمق دو متر و در حدود 2.4 الكتر ولتاژ در عمق 50 متر بهتر عمل مي كنند. این مقادیر در تمام منابع آب مورد مطالعه سازگار است ، نشان می دهد که سلول های خورشیدی می توانند به جای مکان های آب متناسب با عمق خاص کار شوند.
روور خاطرنشان می کند که سلولهای خورشیدی ارزان تولید شده از مواد آلی ، که در شرایط کم نور عملکرد خوبی دارند ، همچنین آلیاژهای ساخته شده با عناصر گروههای سه و پنج در جدول تناوبی می توانند در آبهای عمیق ایده آل باشند. و در حالی که ماده نیمه هادی ها با سلولهای خورشیدی مورد استفاده در زمین متفاوت است ، طراحی کلی نسبتاً مشابه خواهد بود.
R Whilehr می گوید: "در حالی که مواد برداشت خورشید باید تغییر کند ، طراحی کلی لزوماً نباید آنقدر تغییر کند." پانل های خورشیدی سیلیکون سنتی ، مانند نمونه هایی که می توانید در پشت بام خود پیدا کنید ، محصور شده اند تا از آسیب دیدن محیط جلوگیری کنند. مطالعات نشان داده اند که این پنل ها می توانند ماه ها بدون آب و هوا آسیب ببینند و در آب کار کنند. برای پنل های خورشیدی جدید که از مواد بهینه ساخته شده اند ، می توان از روش های مشابه محصورسازی استفاده کرد. " محققان در حال حاضر کشف كردند كه سلولهای خورشیدی زیر آب چگونه مؤثر هستند ، می توانند به تولید مواد بهینه بپردازند.
"این جایی است که سرگرم کننده آغاز می شود!" R sayshr می گوید. وی گفت: "ما قبلاً سلولهای خورشیدی آلی غیرقابل انعطاف را بررسی کرده ایم که از نظر آب بسیار پایدار هستند ، اما هنوز باید نشان دهیم که این سلول ها می توانند از سلولهای سنتی کارآمدتر باشند. با توجه به اینکه چقدر همکاران ما در سرتاسر جهان توانایی دارند ، ما اطمینان داریم که این سلولهای خورشیدی جدید و مهیج را در آینده نزدیک در بازار خواهیم دید. "
