В Южна Корея създадоха най-добрите подводни слънчеви елементи

Слънчевите панели могат да работят по-ефективно във водна среда, отколкото във въздух. Непрекъснатото охлаждане и почистване на събиращите светлина повърхности са само някои от предимствата на пълното потапяне на панелите. Основната пречка отдавна е свързана с риска от химическо разграждане на клетките при контакт с вода, но учените в Южна Корея са готови да направят пробив.

Изследователи от Мултидисциплинарния основен институт за енергия на бъдещето (MCIFE) в Южна Корея са изработили поликристална слънчева клетка, която работи в директен контакт с водата — за събирането на светлина от границите между полупроводник-вода, за което, както се съобщава, подобрява поглъщането на светлината, намалява отражението от повърхността и осигурява защита на околната среда в подводни условия.

През 2020 г. учени от Института за технологии и наука „Бирла“ (Birla Institute of Technology and Science), Индийския технологичен институт в Канпур и компанията Defence Materials са изследвали ефективността на подводните слънчеви панели. Според техните открития, потопените панели се възползват от по-ниските температури и естественото почистване.

„Въпреки трудностите и ограниченията, получените резултати показват, че технологията на слънчевите клетки има голям потенциал за използване в подводни сензори или устройства за наблюдение, както и в различни търговски и отбранителни приложения със съвременна силова електроника“ — заключиха изследователите.

Учени от Южна Корея изследваха свойствата на галиевия оксид (Ga₂O₃) като покривен материал за подводни слънчеви клетки с комбинация от полезни свойства: стабилност, подобрено събиране на фотони и намалена отражателна способност. За експериментите беше създадена и тествана единична клетка със страни 12 мм и 2,3 нм покритие от галиев оксид както във въздуха, така и под вода. За сравнение, поликристалните силициеви клетки със и без покритие от Ga₂O₃ бяха едновременно тествани във вода.

Експериментите показват, че слоят и покритието Ga₂O₃ създават най-добрите условия за събиране на светлина под вода от елемента. Самото покритие действа като защитен и антиотражателен слой (който например подобрява производителността на конвенционалната поликристална клетка под вода), а допълнителният събиращ фотони слой Ga₂O₃ още подобрява производството на ток.

Общата ефективност на клетката със слой от галиев оксид и защитно покритие, изработено от този материал, е с рекордните 21,56%. След нея се нарежда стандартната поликристална клетка за подводни условия с 19,36% ефективност, поликристална клетка с покритие от галиев оксид  и ефективност от 19,04% и стандартна поликристална клетка само със 17,87% ефективност.

„Резултатите показват, че наличието на Ga₂O₃ значително усилва фототока както във въздушна, така и във водна среда“ — подчертават учените. „Забележително е, че най-високият фототок се наблюдава при условия на покритие и слой от Ga₂O₃ във вода, което показва, че комбинираното въздействие на Ga₂O₃ и водата повишава ефективността на преноса на заряд.“

Слънчева клетка, способна да работи под вода, би могла да доведе до интересни решения за подводни приложения – от сензори до дронове – позволявайки на отдалечени автономни платформи да работят, без да разчитат единствено на батерии. И накрая, подводната среда винаги е смятана за обещаваща зона за човешко обитаване. Слънчевата светлина е жизнеспособна алтернатива за осигуряване на енергия на подводни местообитания.