Енергія з глибини: Науковці вперше згенерували струм за допомогою сонячних панелей на дні моря

Науковці з Юньнаньського університету провели успішні випробування інноваційних сонячних елементів у акваторії Південнокитайського моря. Дослідникам вдалося повністю зарядити літій-іонні акумулятори безпосередньо під водою за дві години. Про це повідомляє видання Science Alert із посиланням на науковий журнал Joule.

Технологічні особливості підводних панелей

Китайські вчені розробили спеціальні елементи на основі галогенідного перовскіту свинцю. Під час синтезу до структури матеріалу додали полімер — полігексаметиленгуанідину гідрохлорид, який допомагає утримувати більше електронів у комірці.

Завдяки широкій забороненій зоні сонячні елементи адаптували до синьо-зеленої частини світлового спектра (400–600 нм) — саме ці хвилі найкраще проникають крізь товщу морської води на глибину до 10 метрів. У змодельованих океанічних умовах лабораторний коефіцієнт корисної дії (ККД) перетворення енергії сягнув вражаючих 35%.

«Це перша функціональна валідація занурених сонячних елементів, які реально працюють на глибині до 10 метрів, що значно розширює сферу застосування фотовольтаїки», — зазначає керівник дослідження Вень-Хуа Чжан.

Результати експерименту в морі

За допомогою дистанційно керованих підводних роботів тестові панелі компактною площею всього 115 см² було занурено біля острова Вейчжоу на різну глибину. За дві години роботи вони виробили:

• На глибині 2 м: 1416 мВт·год
• На глибині 6 м: 752 мВт·год
• На глибині 10 м: 324 мВт·год

Згенерованої енергії вистачило для тривалої роботи світлодіодної LED-вивіски. Експлуатаційний ресурс розроблених елементів оцінюють у 5,5 років.

Роль стабілізаторів напруги та захисту мережі

Оскільки сонячна інсоляція під водою суттєво коливається через коливання хвиль, замутненість води та кут проходження світла, згенерована напруга не є постійною. Для практичного застосування таких систем обов'язковим є використання спеціалізованих підводних стабілізаторів напруги та DC-DC перетворювачів.

Стабілізатори забезпечують:

• Захист чутливої підводної електроніки від імпульсних стрибків напруги;
• Оптимальний та безпечний режим заряджання літій-іонних накопичувачів;
• Стабільне живлення автономних систем навіть за умов різкого зниження освітленості.

Перспективи застосування

Розробка відкриває шлях до створення повністю автономних морських енергетичних систем. Підводні перовскітні панелі зможуть безперервно живити глибоководні датчики екологічного моніторингу, камери спостереження, океанографічні прилади та системи підводного зв'язку без потреби у частій заміні батарей.