Перовскитні панелі вперше зарядили акумулятори на 10-метровій глибині

Підводна сонячна енергетика досі залишалася переважно лабораторною ідеєю: світло крізь воду проходить погано, і більша частина спектра губиться вже на перших метрах. Команда з Юньнаньського університету вирішила цю проблему не через збільшення потужності панелей, а через підбір матеріалу під конкретну частину спектра.

Елементи виготовили з галогенідного перовскиту свинцю. Під час синтезу до матеріалу додали полімер полігексаметиленгуанідину гідрохлорид — він допомагає комірці утримувати більше електронів. Широка заборонена зона дала змогу налаштувати елементи на синьо-зелену ділянку спектра, приблизно 400−600 нм. Саме ці хвилі здатні пробитися крізь 5−10 метрів морської води, тоді як решта спектра там уже не працює.

Спершу матеріал перевірили в лабораторії, відтворивши океанські умови: ефективність перетворення енергії сягнула майже 35%. Далі почалися польові випробування. Дистанційно керовані роботи опустили елементи площею 115 см² на глибини два, шість і десять метрів поблизу острова Вейчжоу в Південнокитайському морі.

Різниця у виробітку виявилася очікувано помітною: на двох метрах елементи зібрали 1416 мВт·год, на шести — 752 мВт·год, на десяти — 324 мВт·год. За дві години роботи цього заряду вистачило літій-іонним акумуляторам, щоб засвітити LED-вивіску. Ресурс самих елементів автори оцінюють у п'ять з половиною років.

«Це […] перша функціональна валідація занурених сонячних елементів, які практично працюють на глибині води до приблизно 10 метрів, що значно розширює сферу їх застосування», — каже Вень-Хуа Чжан з Юньнаньського університету.

Практичне значення тут у тому, що підводні датчики, камери та системи зв'язку зазвичай живляться від батарей, які потрібно періодично міняти або підзаряджати із поверхні. Панель, здатна працювати на глибині, зменшує потребу в таких операціях і наближає автономні підводні пристрої. «Ця робота прокладає шлях до практичного розгортання перовскитної фотовольтаїки в підводному середовищі, пропонуючи перспективний маршрут до самодостатніх морських енергетичних систем та автономних підводних пристроїв», — підсумували автори.

Для контексту: наземна фотовольтаїка станом на 2025 рік забезпечувала близько 9% світової електроенергії. Результати морського випробування опублікував журнал Joule.