在能源轉(zhuǎn)型持續(xù)深入的當(dāng)下，新能源開發(fā)利用呼聲越來越高。太陽能是一種取之不盡用之不竭的可再生能源，太陽能電池已從軍事、航天領(lǐng)域進(jìn)入工業(yè)、商業(yè)、農(nóng)業(yè)、 通信、家用電器及公用設(shè)施等領(lǐng)域，且在邊遠(yuǎn)地區(qū)、高山、沙漠、海島和農(nóng)村得到了普遍應(yīng)用。
隨著技術(shù)的進(jìn)步，如今太陽能板的應(yīng)用范圍愈來愈廣，裝設(shè)地點(diǎn)已經(jīng)不再局限于地面、屋頂，已拓展到水面，甚至手表等可穿戴設(shè)備方面。近年來，水面型太陽能備受關(guān)注，而隨著各式各樣的水面太陽能板的大規(guī)模應(yīng)用，研究人員開始嘗試讓光電技術(shù)潛入水下，如將太陽能板進(jìn)泡在5%濃度的鹽水中，進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)7天的研究測(cè)試，發(fā)電效率仍可維持在99.56%以上。
太陽能朝水下發(fā)展確實(shí)進(jìn)一步擴(kuò)展了太陽能板的應(yīng)用范圍。但問題是，能經(jīng)受住風(fēng)吹雨淋日曬的太陽能板長(zhǎng)時(shí)間置于水下的話能防水嗎？會(huì)不會(huì)被水一泡就壞了，在水下會(huì)不會(huì)影響發(fā)電效率、甚至波及水質(zhì)？
近日，印度坎普爾印度理工學(xué)院、印度皮拉尼海德拉巴德校區(qū)博拉理工學(xué)院及印度國(guó)防材料研發(fā)機(jī)構(gòu)的研究人員，將非硅晶太陽能板浸泡在純凈水、湖水、海水等各種不同的水體進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)證明：太陽能發(fā)電量確實(shí)會(huì)因?yàn)樗|(zhì)、深度而大不如前，但是發(fā)電量足以為水下監(jiān)控傳感器、設(shè)備，以及各種商業(yè)與國(guó)防應(yīng)用供電，為太陽能應(yīng)用開辟了新途徑。
相對(duì)來說，浸在水中的太陽能電池處于一個(gè)較低的溫度，是理想的清潔環(huán)境，但由于水中受到的太陽能輻射明顯降低，因此發(fā)電效率也會(huì)大幅降低。有研究表明，單晶和多晶硅電池在水下1米深時(shí)，轉(zhuǎn)換效率會(huì)下降20%，但是非晶硅類電池在水下1.5米深時(shí)的轉(zhuǎn)換效率降低得較少。因此，此次試驗(yàn)中采用了 松下的非晶硅太陽能電池，電池片的表面涂有聚二甲基硅氧烷。該化合物無毒也不易燃，具有出色的光學(xué)性能與疏水性。研究者聲稱該種涂層方式還可提高2.79%的電池發(fā)電效率。
據(jù)了解，非晶硅太陽能的硅原子堆積方式是紊亂的，沒有一定的規(guī)則性以及周期性排列。通常這類太陽能板的光吸收性更高，是一般硅晶太陽能的500倍以上。即使在低光照射條件下，如陽光照射不強(qiáng)烈的早晨、傍晚、陰天以及臨近建筑物遮擋等條件下，非晶硅電池具有更高的吸收光線的光譜敏感性，因此非晶硅電池在室內(nèi)和室外的應(yīng)用早已屢見不鮮。
水能吸收并反射光線，波長(zhǎng)越長(zhǎng)的光越難穿透水。以海水為例，對(duì)于不同波長(zhǎng)的光衰減有很大差別。其中藍(lán)綠波段的光衰減最少，有少許的深藍(lán)光譜可以穿透100米以下的海洋。光線的可見波長(zhǎng)范圍基本介于380～780納米之間。印度研究人員表示，這一特性使得非晶硅電池成為水下環(huán)境的理想選擇，隨著深度的增加，水中光譜會(huì)變窄。
試驗(yàn)中，印度研究人員將非晶硅太陽能板分別浸泡在純凈水（去離子水）、湖水、海水及含有3.5%鹽度的海鹽和其他水雜質(zhì)制作的人造海水水深2米處，再用太陽光仿真器照射測(cè)試。根據(jù)該團(tuán)隊(duì)發(fā)表在《Energy Research》的研究數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)放置在純水的非晶硅太陽能板表現(xiàn)最好，最佳功率輸出為0.0367W，海水和人工海水則分別是0.0337W和0.0320W，因?yàn)榧?xì)菌、藻類與其他雜質(zhì)的關(guān)系，松下太陽能板在湖水中表現(xiàn)不佳。
該研究團(tuán)隊(duì)指出，這項(xiàng)研究工作由印度國(guó)防實(shí)驗(yàn)室提供資金支持，主要是為了探索利用太陽能來操作各種水下傳感器和監(jiān)視設(shè)備。雖然還面臨著諸多挑戰(zhàn)及局限性，但是從目前獲得的結(jié)果來看，光伏發(fā)電技術(shù)在水下監(jiān)測(cè)傳感器或設(shè)備中，存在著巨大的潛力。
