Энергия из глубины: Ученые впервые сгенерировали ток с помощью солнечных панелей на дне моря

Ученые из Юньнаньского университета провели успешные испытания инновационных солнечных элементов в акватории Южнокитайского моря. Исследователям удалось полностью зарядить литиево-ионные аккумуляторы непосредственно под водой за два часа. Об этом сообщает издание Science Alert со ссылкой на научный журнал Joule .

Технологические особенности подводных панелей

Китайские ученые разработали специальные элементы на основе галогенидного перовскита свинца . При синтезе в структуру материала добавили полимер — полигексаметиленгуанидина гидрохлорид , который помогает удерживать больше электронов в ячейке.

Благодаря широкой запретной зоне солнечные элементы адаптировали к сине-зеленой части светового спектра (400–600 нм) — именно эти волны лучше всего проникают через толщу морской воды на глубину до 10 метров. В смоделированных океанических условиях лабораторный коэффициент полезного действия (КПД) превращения энергии достиг впечатляющих 35% .

«Это первая функциональная валидация погруженных солнечных элементов, реально работающих на глубине до 10 метров, что значительно расширяет область применения фотовольтаики», — отмечает руководитель исследования Вэнь-Хуа Чжан.

Результаты эксперимента в море

С помощью дистанционно управляемых подводных роботов тестовые панели компактной площадью всего 115 см были погружены у острова Вэйчжоу на разную глубину. Через два часа работы они произвели:

• На глубине 2 м: 1416 мВт·ч
• На глубине 6 м: 752 мВт·ч
• На глубине 10 м: 324 мВт·ч

Сгенерированной энергии хватило для продолжительной работы светодиодной LED-вывески. Эксплуатационный ресурс разработанных элементов оценивают в 5,5 лет .

Роль стабилизаторов напряжения и защиты сети

Поскольку солнечная инсоляция под водой существенно колеблется из-за колебаний волн, замутнения воды и угла прохождения света, сгенерированное напряжение не постоянно. Для практического применения таких систем обязательно использование специализированных подводных стабилизаторов напряжения и DC-DC преобразователей .

Стабилизаторы обеспечивают:

• Защита чувствительной подводной электроники от импульсных скачков напряжения;
• Оптимальный и безопасный режим подзарядки литий-ионных накопителей;
• Стабильное питание автономных систем даже при резком снижении освещенности.

Перспективы применения

Разработка открывает путь к созданию полностью автономных морских энергетических систем. Подводные перовскитные панели смогут непрерывно питать глубоководные датчики экологического мониторинга, камеры наблюдения, океанографические приборы и системы подводной связи без необходимости частой замены батарей.