Naukowcy z chińskich ośrodków badawczych potwierdzili, że ogniwa perowskitowe mogą pracować na głębokości 10 metrów pod powierzchnią morza. Eksperyment przeprowadzono w wodach Morza Południowochińskiego, a jego wyniki opublikowano w czasopiśmie naukowym Joule.
Przełom w fotowoltaice podwodnej
Jak podkreśla Wen-Hua Zhang z Uniwersytetu Yunnan oraz Southwest United Graduate School w Kunmingu, dotychczasowe badania nad ogniwami podwodnymi koncentrowały się na głębokości do dwóch metrów. Nowe prace znacząco rozszerzają zakres zastosowań tej technologii.
„Ta praca przedstawia pierwszą funkcjonalną walidację zanurzonych ogniw słonecznych działających praktycznie na głębokości do około 10 metrów, co znacznie poszerza ich zakres zastosowań” – powiedział Zhang.
Jak działają ogniwa perowskitowe pod wodą?
Zespół wykorzystał ogniwa perowskitowe na bazie halogenków ołowiu o szerokiej przerwie energetycznej wynoszącej około 1,96 eV. Aby uzyskać wydajne i trwałe działanie pod wodą, naukowcy zastosowali chlorowodorek poliheksametylenoguanidyny do modulacji poziomów energetycznych.
Dzięki temu perowskity mogą przekształcać się z typu p na typ n, co ułatwia ekstrakcję elektronów, hamuje migrację jonów halogenkowych, zmniejsza gęstość defektów i poprawia stabilność sieci krystalicznej.
Wyniki testów laboratoryjnych
W warunkach symulujących oświetlenie podwodne na różnych głębokościach ogniwa osiągnęły sprawność konwersji energii na poziomie 34,71%. Po 1160 godzinach testów w symulowanych warunkach na głębokości 10 metrów nie zaobserwowano niemal żadnej degradacji.
Testy w rzeczywistych warunkach
Następnie ogniwa zintegrowano z podwodnymi robotami i rozmieszczono na głębokości 10 metrów w pobliżu Wysp Weizhou na Morzu Południowochińskim. Duże moduły wygenerowały 324 mWh energii w ciągu dwóch godzin oświetlenia podwodnego, co wystarczyło do naładowania akumulatorów litowo-jonowych i zasilenia diod LED.
Przyspieszone testy wskazują, że ogniwa mogą mieć żywotność około 5,5 roku przy zanurzeniu na głębokości 10 metrów w temperaturze 25°C.
„To, co nas najbardziej zaskoczyło, to ilość energii elektrycznej, jaką nasze duże moduły wygenerowały w rzeczywistych warunkach na głębokości 10 metrów w zaledwie dwie godziny” – dodał Zhang.
Perspektywy zastosowań
Zdaniem badaczy odkrycie otwiera drogę do praktycznego wdrażania fotowoltaiki perowskitowej w środowiskach podwodnych – do zasilania zanurzonych czujników, kamer i systemów komunikacyjnych z dala od lądu. Może to prowadzić do rozwoju samowystarczalnych morskich systemów energetycznych oraz autonomicznych urządzeń podwodnych.
Źródło: pv magazine AU
