将来的太阳能电池在水中也能发电

美国纽约大学最新的一项研究成果揭示了由宽带隙半导体制成的水下太阳能电池的巨大潜力。通过考虑海洋学数据的理论计算，研究人员确定了用这些材料制成的水下太阳能电池在浅水区的效率大约为55％，在深水区的效率超过65％。

目前，太阳能电池主要为陆地或空中设备供电，可在水下使用的太阳能电池成为人们关注的新焦点。人们已解决了太阳能电池的防水问题，从而为水下太阳能电池扫除了一个障碍。然而，硅作为制造太阳能电池的常用材料，其相对较窄的带隙限制了硅在深水中的效率。仅在水下两米多的深度处，硅就无法实现对红外或红光的有效吸收。目前尚无对深水太阳能电池材料的进一步研究。

水下太阳能电池效率依赖水的透明度、水深和半导体带隙宽度，理论转化效率最高达到65％。

研究人员建立了一个理论模型来确定用最佳材料制成的水下太阳能电池的效率极限，该模型考虑了半导体的带隙能量、海平面以下的深度、水对光的吸收以及其他因素。

数据表明，水的清澈度对半导体带隙设置没有明显影响。但是，当改变水深，从浅水区（2到4米）到深水区时，理想的半导体带隙从1.8 eV变为2.4 eV，而在4至20米之间有一个稳定的2.1 eV的带隙。因此，人们不必建造专门针对某一地理位置的太阳能电池，而应该将工作深度作为一个重要的考虑因素。

计算结果表明，水下太阳能电池能够在最深50米处非常清澈的水中收集足够能量，且转换效率在55％至65％之间。对于一些光照不足的水域，则可在最深10米处实现相同的效率。

下一步，研究人员将使用有机和无机材料制备宽带隙半导体，它们可以很好地用于水下太阳能电池。