Благодаря минералу с Урала китайские учёные заставили солнечные панели работать на глубине 10 метров

Китайские исследователи представили технологию, которая позволяет вырабатывать электричество от солнечного света там, где, казалось бы, это не имеет смысла – под водой.

Результаты опубликованы в журнале Joule и описывают "устойчивую" стратегию генерации энергии на глубине до десяти метров.

Речь идет о перовскитных солнечных элементах, адаптированных для работы в морской воде. По данным авторов работы, такие панели способны функционировать годами, сохраняя при этом высокую эффективность преобразования света.

Перовскит в последние годы стал главным фокусом исследований в области солнечной энергетики. Этот класс соединений впервые обнаружили в 1839 году в районе Урала, а сегодня он применяется в ультразвуковых аппаратах, чипах памяти и фотовольтаике благодаря исключительной гибкости химической структуры.

Главная проблема перовскита – крайняя чувствительность к влаге, которая разрушает материал. Исследователи изменили химический состав смеси, получив соединение, которое одновременно поглощает тусклые длины волн, доходящие до морского дна, и сопротивляется деградации в соленой воде.

Дополнительно элементы покрыли водоотталкивающим слоем, сдерживающим проникновение влаги. Использование более крупных кристаллических конфигураций также замедлило разрушение материала и повысило выработку электричества.

Первые испытания прошли в лаборатории при имитации глубины десяти метров. В этих условиях панель преобразовывала около 35% доступного света в электричество, тогда как кремниевые панели на поверхности обычно показывают порядка 20% КПД от прямого солнечного света.

Лабораторные тесты также показали, что элементы сохраняют большую часть исходной эффективности более пяти лет. После этого разработку отправили на натурные испытания в Южно-Китайское море.

Элементы закрепили на небольшом подводном аппарате, способном достигать заданной глубины и удерживать ее. В конструкцию включили несколько дисковых батареек, чтобы проверить реальную способность панели заряжать накопители.

Перовскитное соединение проверили на трех отметках: два метра, шесть метров и десять метров ниже уровня моря. На двухметровой глубине выработка сильно колебалась, а на большей глубине становилась заметно стабильнее.

При этом на десяти метрах панель выдавала менее четверти той энергии, которую производила восемью метрами выше. Потери связаны с поглощением света водой, но стабильность потока энергии оказалась выше.

Авторы исследования считают, что технология способна решить задачу сбора солнечной энергии под водой. В работе перечислены возможные сценарии применения, включая автономные морские энергосистемы и подводную инфраструктуру интернета вещей.