Amerikaanse marine brengt zonnecellen onder water

Wetenschappers van het US Naval Research Laboratory (NRL) zijn letterlijk ondergedoken: zij willen zonnecellen ontwikkelen die onder water tot op een diepte van 9 meter kunnen worden gebruikt en die dan voldoende energie opleveren om elektronische sensorsystemen te voeden.

Het gebruik van autonome systemen en sensorplatforms onder water wordt ernstig beperkt doordat er geen geschikte langdurige voedingsbronnen voor zijn. Tot nu toe moeten ze het doen met voedingen, batterijen of zonnepanelen die zich boven water bevinden. Pogingen om zonne-energie onder water te gebruiken waren weinig succesvol, vooral omdat er weinig zonlicht doordringt en het gebruik van zonnecellen is geoptimaliseerd voor het het spectrum van zonlicht in lucht.

 

"Het gebruik van autonome systemen om de toestand onder water voor kortere of langere tijd te bekijken, neemt toe",  zegt Phillip Jenkins van NRL. "Water absorbeert zonlicht en het is een technische uitdaging om een zonnecel te ontwikkelen die deze onderwater-fotonen effectief kan omzetten in elektriciteit".

De absolute intensiteit van zonnestraling onder water is lager, maar de spectrale inhoud is smal en daardoor is een hoog conversierendement mogelijk als de zonnecel goed is aangepast aan het golflengtegebied. Eerdere pogingen om te werken met zonnecellen onder water werden uitgevoerd met kristallijne silicium zonnecellen en korter geleden met amorf silicium.

 

GaInP-cellen van hoge kwaliteit zijn geschikter voor onderwatergebruik. Zij hebben een hoog kwantumrendement bij golflengten tussen de 400 en 700 nanometer (zichtbaar licht) en een intrinsiek lage donkerstroom, die essentieel is voor een hoog rendement bij schaars licht.

Het door het water gefilterde zonnelicht ligt aan de blauwgroene kant van het spectrum en daarom zijn cellen met een grote bandkloof, zoals GaInP, onder water geschikter dan conventionele siliciumcellen, zegt Jenkins.

 

De eerste resultaten laten zien dat op een diepte van 9,1 m een vermogen van 7 W per vierkante meter wordt gehaald.