Chińscy naukowcy wykazali, że perowskitowe ogniwa słoneczne mogą sprawnie działać nawet dziesięć metrów pod wodą. Podwodne baterie mogłyby zasilać czujniki, kamery czy systemy komunikacyjne.
Naukowcy z Uniwersytetu Yunnan przeprowadzili na Morzu Południowochińskim eksperyment. Na głębokości dziesięciu metrów na dwie godziny umieścili tam zestaw perowskitowych paneli słonecznych. Na podstawie obserwacji zachowania baterii stwierdzili, że mogłyby one działać w tych warunkach nawet przez 5,5 roku, zasilając czujniki, kamery czy systemy komunikacyjne znajdujące się daleko od lądu.
„Dotąd opublikowano bardzo niewiele badań dotyczących podwodnych ogniw słonecznych, a wszystkie koncentrowały się na bardzo małych głębokościach – do zaledwie dwóch metrów. To warunki dalekie od tych, których wymagałyby praktyczne zastosowania” – mówi Wen-Hua Zhang z Uniwersytetu Yunnan, autor badania opisanego w piśmie „Joule”.
„W tej pracy po raz pierwszy potwierdzono praktyczne działanie podwodnych ogniw słonecznych na głębokości sięgającej około 10 metrów, co znacznie poszerza zakres ich potencjalnych zastosowań” – dodaje.
Badacze w pierwszej kolejności opracowali system laboratoryjny z odpowiednio dobranymi filtrami optycznymi, aby symulować oświetlenie panujące pod wodą na różnych głębokościach. W ten sposób ustalili, że opracowane przez nich podwodne ogniwa słoneczne należały do najbardziej wydajnych spośród ogniw o tzw. szerokiej przerwie energetycznej – właściwości pozwalającej im pochłaniać światło od niebieskiego do pomarańczowego.
Po 300 dniach przechowywania w komorze wypełnionej azotem ogniwa zachowały około 96 proc. swojej początkowej sprawności. Wykazały też niemal brak degradacji po 1160 godzinach pracy w symulowanych warunkach odpowiadających głębokości 10 metrów, co wskazuje na ich wyjątkową trwałość pod wodą.
Następnie badacze zintegrowali swoje ogniwa z podwodnymi robotami i umieścili je na głębokości 10 metrów u wybrzeży Wysp Weizhou, co pozwoliło sprawdzić ich działanie w rzeczywistych warunkach.
Jak mówi prof. Zhang, ogniwa wykazały „wyjątkową” długoterminową stabilność pracy.
„Najbardziej zaskoczyło nas, jak dużo energii elektrycznej nasze moduły o dużej powierzchni wytworzyły w rzeczywistych warunkach, na głębokości 10 metrów, w ciągu zaledwie dwóch godzin” – opowiada prof. Zhang. – „Co więcej, udało nam się przejść od małych ogniw laboratoryjnych do dużych modułów. Połączenie badań laboratoryjnych i eksperymentów terenowych dostarcza mocnych dowodów na to, że fotowoltaika podwodna może działać w praktyce”.
W dalszych krokach badacze chcą testować perowskitowe ogniwa na większych głębokościach, aby określić granicę, do której podwodna fotowoltaika może skutecznie działać.
Marek Matacz (PAP)
