Китайські вчені випробували сонячні панелі під водою

Зазвичай сонячні панелі встановлюють там, де багато прямого світла, тож морське дно для цього здається непридатним. Китайські дослідники вирішили перевірити інший підхід: не збільшувати кількість світла, а ефективніше використовувати те, що все ж проходить крізь воду.

Під водою сонячний спектр змінюється: червоне та інфрачервоне випромінювання вода поглинає швидко, а синє й зелене сягає значно глибше. Тому на глибині 5–10 метрів панель отримує зовсім інше світло, ніж на поверхні. Дослідники розробили перовскітний елемент, адаптований саме до синьо-зелених довжин хвиль. Ширина забороненої зони матеріалу становила близько 1,96 електрон-вольта, а доданий полімер PHMG мав покращити кристалічну структуру перовскіту та зменшити кількість дефектів.

У лабораторних умовах, що імітували освітлення на глибині 10 метрів, невеликі елементи показали ефективність перетворення 34,71%, а більші модулі – 29,4%. За стандартного сонячного освітлення цей показник становив 17,08%. Водночас це не означає, що під водою панелі виробляють більше електроенергії, ніж під прямим сонцем: на глибині світла загалом надходить значно менше. Високий відсоток свідчить радше про здатність елементів добре працювати у вузькому діапазоні синьо-зеленого світла.

Технологію перевірили і в морі. Модулі встановили на невеликому підводному роботі та опустили приблизно на 10 метрів біля острова Вейчжоу. Система перебувала під водою 2 години і за цей час передала 324 міліват-години енергії літій-іонним акумуляторам. Після підняття накопиченої електроенергії вистачило, щоб заживити світлодіодну панель.

Старший автор дослідження Вень-Хуа Чжан з Юньнаньського університету зазначає, що технологія потенційно може допомогти розв'язати одну з проблем підводної електроніки – обмежений час роботи акумуляторів.

Що варто враховувати

Випробування в реальному морському середовищі важливе тим, що там умови контролювати значно складніше, ніж у лабораторії. На роботу панелей впливають рух води, морські організми, плаваючі частинки та прозорість води. Зокрема, організми можуть поступово вкривати поверхню панелі й блокувати світло, а солона вода створює ризик корозії. До того ж на однаковій глибині панель отримуватиме різну кількість світла залежно від прозорості води. Тож універсальної максимальної глибини для таких панелей, імовірно, не існує – усе залежатиме від освітлення, місця встановлення, якості води, матеріалів і стійкості обладнання до морського середовища.

Підсумок

Якщо ці проблеми вдасться вирішити, технологія може продовжити роботу підводних роботів, датчиків та іншого обладнання. Нині їм потрібна електроенергія, а акумулятори з часом розряджаються, через що пристрої доводиться повертати на поверхню або до зарядної інфраструктури. Система, здатна поступово поповнювати заряд безпосередньо під водою, потенційно дасть змогу деяким пристроям залишатися там довше. Дослідники планують продовжити випробування: використовувати більші модулі, залишати їх під водою на триваліший час, перевіряти роботу на більшій глибині та інтегрувати технологію з автономними підводними апаратами.