Під час успішного експерименту в Південно-Китайському морі спеціальні сонячні панелі заряджали акумулятор підводного робота на глибині близько 10 метрів. Ця технологія може суттєво змінити підхід до тривалості роботи підводної електроніки.

Чому звичайні сонячні батареї не працюють під водою

Зазвичай підводне обладнання повністю залежить від заряду акумуляторів: коли енергія закінчується, апарат змушений спливати на поверхню. Використати звичайні сонячні панелі під водою неможливо, адже вода інтенсивно поглинає сонячне випромінювання.

Червоне та інфрачервоне світло зникають майже одразу на малій глибині, тоді як сині й зелені промені проходять далі. Через це панелі на 10-метровій глибині отримують не лише мінімальну кількість світла, а й зовсім інший його спектр.

Перовскітні панелі для синьо-зеленого світла

Щоб розв'язати цю проблему, науковці відмовилися від традиційних матеріалів і створили перовскітні елементи, розраховані саме на синьо-зелене світло. Вони підібрали матеріал із шириною забороненої зони близько 1,96 електрон-вольта та додали до нього полімер PHMG, який покращив кристалічну структуру та зменшив кількість дефектів.

У лабораторних умовах під світлом, що імітувало 10-метрову глибину, невеликі елементи показали ефективність перетворення світла 34,71%, а більші модулі — 29,4%. Проте дослідники зазначають: вища ефективність не означає, що під водою панелі виробляють більше енергії, ніж на поверхні, адже загальна кількість сонячного світла там значно нижча.

Перші випробування у відкритому морі

Перевіривши систему в лабораторії, науковці встановили сонячні модулі на підводному роботі та занурили його на 10 метрів у води поблизу острова Вейчжоу.

За дві години роботи під водою панелі передали літій-іонному акумулятору 324 міліват-години енергії. Коли апарат підняли на поверхню, накопиченого заряду вистачило для живлення світлодіодної панелі. Як зазначив старший автор дослідження Вень-Хуа Чжан з Юньнаньського університету, це відкриває перспективи для подовження автономності підводної техніки, хоча про повне забезпечення енергоємних роботів у затяжних місіях поки говорити зарано.

Які труднощі ще доведеться подолати

Реальні морські умови виявилися набагато складнішими за лабораторні. На кількість світла на однаковій глибині впливають прозорість води, погода та завислі частинки, а рух води створює додаткове механічне навантаження.

Крім того, солона вода загрожує корозією, а морські організми з часом здатні осідати на поверхні та повністю перекривати доступ світла. Саме тому ефективність панелей залежатиме від безлічі факторів, і універсальної робочої глибини для всіх водойм не існує.

Надалі команда планує випробувати масштабніші модулі, збільшити час їх перебування під водою, протестувати технологію на більшій глибині та інтегрувати її в повноцінні автономні підводні апарати.