Cercetători de la Universitatea Yunnan au demonstrat pentru prima dată că celulele solare pe bază de perovskit pot funcţiona eficient la aproximativ 10 metri adâncime, potrivit unui studiu publicat pe 11 septembrie în revista Joule. Experimentele au arătat că panouri mici pot încărca baterii litiu‑ion şi pot alimenta LED‑uri, sugerând o nouă direcţie pentru surse de energie autonome subacvatice.
Provocarea luminii subacvatice şi alegerea materialului
O problemă fundamentală pentru captarea energiei solare sub apă este atenuarea rapidă a luminii odată cu adâncimea. La circa 10 metri, doar o fracţiune din spectrul solar pătrunde, iar componenta roşie — pe care se bazează de obicei celulele pe siliciu — este aproape complet absorbită de apa de mare. Pentru a răspunde acestei condiţii, echipa a utilizat perovskit cu halogenură de plumb, ale cărui proprietăţi optice oferă o bandă interzisă de aproximativ 1,96 eV. Aceasta permite absorbţia mai eficientă a luminii albastre şi verzi, mai abundente la adâncime.
Stabilitate şi protecţie împotriva mediului
Materialele perovskite au reputaţia de a fi sensibile la apă şi la medii corozive, de aceea grupul de cercetare a aplicat două strategii principale pentru a obţine performanţă subacvatică:
- adăugarea de clorhidrat de polihexametilen guanidină (PHMG) pentru îmbunătăţirea stabilităţii materialului perovskit;
- utilizarea unei carcase de protecţie multistrat, compusă din cauciuc butilic, sticlă şi răşină epoxidică, menită să limiteze pătrunderea apei, să reziste la presiune şi să prevină coroziunea.
Panourile au fost montate pe un mini‑robot subacvatic care le-a transportat la diverse adâncimi pentru testare, demonstrând funcţionarea sistemului în condiţii asemănătoare mediului real.
Rezultate şi eficienţă
În simulările pentru condiţii luminoase la 10 metri adâncime, cercetătorii au măsurat performanţe notabile, ponderate în funcţie de dimensiunea modulelor testate. Valorile de eficienţă măsurate indică potenţialul tehnologiei de a oferi energie utilă chiar şi în condiţii de iluminare redusă.
| Dimensiune modul | Suprafaţă | Eficienţă de conversie |
|---|---|---|
| Modul mic | < 0,09 cm² | 34,71% |
| Modul mai mare | 28,79 cm² | 29,40% |
Aceste valori arată că chiar şi un modul cu suprafaţă foarte redusă poate atinge eficienţe ridicate în mediul testat, iar modulele mai mari rămân performante, ceea ce este relevant pentru scenarii practice de alimentare.
Implicaţii practice şi limite
Demonstratorul pune bazele pentru aplicaţii concrete: roboţi subacvatici, senzori şi echipamente autonome care să funcţioneze pe termen lung fără intervenţie umană frecventă. Totuşi, mai rămân întrebări legate de durabilitatea pe termen lung a perovskitului în mediul marin, costurile de protecţie şi scalabilitatea soluţiei pentru module de dimensiuni comerciale.
Studiul arată că designul materialelor şi al encapsulării poate compensa unele dintre limitările clasice ale perovskitelor, dar transferul din laborator în aplicaţii reale va necesita teste extinse în condiţii variate de salinitate, presiune şi biofouling.
Pe termen mediu şi lung, această abordare deschide posibilitatea unor reţele de senzori autonome instalate pe fundul mării, precum şi a robotilor capabili să opereze mai mult timp între misiuni, simplificând monitorizarea mediului, inspecţiile inginereşti şi alte operaţiuni subacvatice.
Context: cercetarea a fost publicată în Joule pe 11 septembrie şi reprezintă, potrivit autorilor, prima demonstraţie de funcţionare eficientă a unor celule perovskite la circa 10 metri sub apă. Următorii paşi vor viza testele de rezistenţă pe termen lung şi adaptarea pentru condiţii reale offshore.
