Исследователи Юньнаньского университета разработали
перовскитную фотоэлектрическую систему, способную вырабатывать электричество
под водой на глубине до 10 метров. Технология предназначена для автономного
питания подводных датчиков, камер, средств связи и другого оборудования,
которому не требуется постоянная замена или подзарядка аккумуляторов.Главная проблема подводной солнечной энергетики заключается в изменении
спектра света с глубиной. Вода активно поглощает красную часть спектра, на
которой хорошо работают традиционные кремниевые солнечные элементы. Уже на
глубине 10 метров красного света практически не остается — остаются преимущественно
синие и зеленые волны.Чтобы использовать такой свет, ученые выбрали перовскит с шириной запрещенной
зоны 1,96 эВ. Его характеристики лучше соответствуют сине-зеленому спектру,
сохраняющемуся под водой. Кроме того, перовскитные элементы способны эффективно
работать даже при слабом освещении.Отдельной проблемой стала агрессивная морская среда. Для повышения
стабильности материала исследователи добавили в структуру
полигексаметиленгуанидин гидрохлорид (PHMG), который улучшает кристаллизацию
перовскита.Миниатюрный фотоэлемент площадью всего 0,0895 см² в лабораторных условиях,
имитирующих освещение на глубине 10 метров, показал КПД 34,71%. Эффективность
более крупного модулу площадью 28,79 см² составила 29,4%.Для защиты от воды, давления и коррозии фотоэлементы заключили в
многослойную оболочку из бутилкаучука, защитного стекла и прозрачной эпоксидной
смолы. После 1000 часов погружения в искусственно созданную морскую воду
устройство сохранило 99,58% первоначальной эффективности.Высокой оказалась и расчетная долговечность системы. При температуре 25 °C
показатель T80 составил 48 904 часа. Это означает, что примерно через 5,6 года
непрерывной работы элемент должен сохранять не менее 80% первоначальной
производительности.Технологию испытали и в реальных условиях Южно-Китайского моря. Фотоэлементы
использовали для зарядки литий-ионных аккумуляторов на глубине 2, 6 и 10
метров. За два часа они накопили соответственно 1416, 752 и 324 мВт·ч энергии.
Даже на глубине 10 метров этого оказалось достаточно для питания светодиодной
панели.Разработка может найти применение в автономных подводных системах
мониторинга и исследования моря, которым требуется сравнительно небольшое, но
стабильное энергоснабжение.