В Научно-исследовательской лаборатории ВМФ США разработаны солнечные батареи с широкой запрещённой зоной. Такие батареи наилучшим образом подходят для эффективного производства энергии, достаточной для работы электронных сенсорных систем на глубине до 9 метров.
Подводные автономные системы и сенсорные платформы сильно ограничены в использовании из-за отсутствия долгоживущего источника энергии. В настоящее время все они питаются от источников, расположенных на берегу или на надводной платформе.
Попытки применения традиционных солнечных батарей не над, а под водой не имели успеха из-за недостатка солнечного света и из-за того, что такие батареи приспособлены к работе с обычным, наземным спектром. Причём, по словам учёных, хотя вода и абсорбирует солнечный свет, основная техническая проблема состоит в разработке батареи, которая могла бы эффективно конвертировать оставшиеся «подводные» фотоны в электричество.
Хотя абсолютная интенсивность солнечного облучения под водой ниже, спектральный состав оставшегося потока фотонов узок, что должно способствовать высокой конверсионной эффективности у батареи, «заточенной» под спектр падающих на неё длин волн.
Исследователи установили, что для работы под водой больше всего подходят высококачественные ячейки на основе галлий-индиевого фосфида (GaInP). Они обладают высокой квантовой эффективностью на фотонах с длиной волны между 400 и 700 нм (видимый свет) и низким уровнем теневого тока, что критически важно для высокой эффективности в условиях слабого освещения.
Спектр солнечного света в подводном мире ограничен в основном волнами из голубой и зелёной области, а потому фотогальванические ячейки с большой шириной запрещённой зоны, каковыми и являются батареи на GaInP, будут работать значительно лучше традиционных кремниевых.
Предварительные испытания на глубине 9,1 метра показали выход электроэнергии на уровне 7 Вт/м? солнечной батареи. Это немного, но для тех задач, которые ставятся перед батареями, должно хватить. Еще один минус – высокая цена индия.
