Các cảm biến nằm dưới nước thường phải dựa vào pin hoặc điện được dẫn vào từ các tấm quang điện nằm phía trên bề mặt. Tuy nhiên, điều đó hôm nay hoàn toàn có thể thay đổi. Bởi các nhà khoa học từ Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Hải quân Hoa Kỳ gần đây đã phát triển các tế bào năng lượng mặt trời dưới nước hoạt động.

Pin năng lượng mặt trời dưới nước hoạt động thế nào?

Trong khi việc sử dụng các tấm pin mặt trời silicon tinh thể và các tế bào silicon vô định hình trong môi trường nước đã có một số thành công hạn chế, các vấn đề chính là không chỉ có bức xạ mặt trời thấp hơn dưới nước, mà hàm lượng quang phổ thu hẹp. Tuy nhiên, bằng cách kết hợp một tế bào năng lượng mặt trời với phạm vi bước sóng có sẵn, Hải quân đã chứng minh hiệu quả chuyển đổi tương đối cao là có thể.

Nước hấp thụ phần lớn phổ ánh sáng mặt trời, ánh sáng xanh lam là phần cuối cùng của quang phổ được hấp thụ. Và đưa những thứ đó xâm nhập vào khoảng cách xa nhất bên dưới bề mặt. Bởi vì các tế bào năng lượng mặt trời silicon truyền thống trên bề mặt được thiết kế xung quanh phổ mặt trời. Điều này khiến chúng ít hoạt động khi được đặt dưới nước.

Tuy nhiên, hóa ra các tế bào gallium indium phosphide (GaInP) có hiệu quả cao không tưởng. Nó hoạt động tốt trong việc chuyển đổi ánh sáng trong bước sóng xanh lam thành điện một cách dễ dàng. Khi được sử dụng ở độ sâu dưới nước, các tế bào GaInP không nhận được gì ngoài bước sóng mà chúng được tối ưu hóa. Điều này cho phép chúng hoạt động tốt hơn nhiều so với các tế bào silicon thông thường trong cùng điều kiện.

Cho đến nay, người ta đã xác định rằng các tế bào GaInP. Đồng thời cung cấp công suất 7 watt trên một mét vuông (10,8 sq ft). Số liệu này đủ để cung cấp năng lượng cho một thiết bị như cảm biến môi trường.

Những lợi ích mà pin mặt trời dưới nước mang lại

Lưu vực nước đô thị sẽ là một nguồn không thể thiếu của khu vực mở để dễ dàng bố trí phát điện pv. Điều này bắt đầu mở ra khả năng các hệ thống này ở dưới nước.

Lắp đặt pin mặt trời dưới nước cũng cung cấp một số lợi thế so với các hệ thống trên đất liền. Rõ ràng nhất là chúng không chiếm các thửa đất có giá trị có thể được sử dụng cho nông nghiệp hoặc phát triển. Như chúng ta đã biết hiện nay đất đai là một nguồn tài nguyên bị thiếu hụt trầm trọng do đô thị hoá hiện đại hoá. Nên việc tận dụng vị trí dưới nước để lắp các hệ thống điện mặt trời là vô cùng hữu ích.

Các hệ thống pin mặt trời cũng có thể cải thiện môi trường. Và bởi vì các tế bào năng lượng mặt trời trở nên kém hiệu quả hơn khi chúng nóng lên. Nên hiệu quả làm mát của nước có thể làm tăng khả năng chuyển đổi của chúng lên tới 20%.

Những vấn đề có thể phát sinh về pin mặt trời

Môi trường nước có tảo và các sinh vật khác dễ sinh trưởng. Nếu bạn đã từng có một bể cá, bạn cũng biết rằng không ít thời gian sau các đồ vật trong bể sẽ bị bao phủ bởi tảo. Nếu như không thường xuyên vệ sinh là làm sạch hệ thống, rất dễ xảy ra vấn đề. Điều đó phần nào ảnh hưởng đến hiệu quả hoạt động của hệ thống pin mặt trời dưới nước. Có nhiều cách để kiểm soát sự phát triển của tảo. Và giải pháp lớn đặt ra là chi phí để vệ sinh cũng như bảo trì hệ thống pin mặt trời lắp đặt.