Мы привыкли к тому, что солнечные батареи работают на суше.
«О подводных солнечных элементах опубликовано очень мало исследований, и все они сосредоточены на очень малых глубинах — всего два метра или меньше, что достаточно далеко от требований их практического применения в реальных условиях», — объясняет автор работы, научный сотрудник Юньнаньского университета в Куньмине, Китай Вэнь-Хуа Чжан. «Эта работа представляет первую функциональную проверку погруженных солнечных элементов, практически работающих на глубине до 10 метров, что значительно расширяет область их применения».
Солнечные батареи уже давно используются на суше, но их применение под водой — например, для мониторинга аквакультуры или других целей — сталкивается с серьезной проблемой: уже на небольшом расстоянии от поверхности резко падает интенсивность солнечного света. Чтобы преодолеть это препятствие, китайские специалисты сначала разработали специализированную лабораторную систему с оптическими фильтрами, которые имитировали подводное освещение на различных глубинах.
В качестве основы они использовали перовскитные солнечные элементы с так называемой широкой запрещенной зоной — это значит, что такой материал хорошо поглощал свет от синей до оранжевой области спектра, которая как раз лучше всего проникает в толщу воды.
Схематическое изображение применения перовскитных солнечных элементов в подводных условиях.В испытаниях такие элементы показали одну из самых высоких эффективностей среди подводных вариантов. После 300 дней хранения в инертной атмосфере (в перчаточном боксе с азотом) они сохранили около 96% первоначальной эффективности. А моделирование условий на глубине 10 метров в течение 1 160 часов не выявило заметной деградации, что говорит о высокой долговечности в водной среде.
Следующим шагом стали полевые испытания. Ученые собрали более крупные модули на основе перовскитов, установили их на подводных роботах и погрузили на глубину 10 метров у островов Вэйчжоу в Южно-Китайском море. В реальных условиях модули продемонстрировали исключительную стабильность и за два часа работы смогли выработать 324 милливатт-часа электроэнергии. «Больше всего нас удивило, сколько электроэнергии наши крупноразмерные модули произвели в реальных условиях на глубине 10 метров всего за два часа», — отмечает Чжан. «Более того, мы добились масштабирования от небольших лабораторных элементов до крупноразмерных модулей». По оценкам команды, при непрерывной работе такие системы смогут эффективно работать на этой глубине около 5,5 лет.
В будущем разработчики планируют испытать перовскитные солнечные элементы на больших глубинах и определить предельную глубину их работы.
Ранее ученые создали инновационную батарею на основе обычной соленой воды.
Источник новости: hi-tech.mail.ru
