В ходе успешного эксперимента в Южно-Китайском море специальные солнечные панели заряжали аккумулятор подводного робота на глубине около 10 метров. Эта технология может существенно изменить подход к продолжительности подводной электроники.

Почему обычные солнечные батареи не работают под водой

Обычно подводное оборудование полностью зависит от заряда аккумуляторов: когда энергия истекает, аппарат вынужден всплывать на поверхность. Использовать обычные солнечные панели под водой невозможно, ведь вода интенсивно поглощает солнечное излучение.

Красный и инфракрасный свет исчезают почти сразу на малой глубине, тогда как синие и зеленые лучи проходят дальше. Поэтому панели на 10-метровой глубине получают не только минимальное количество света, но и совсем другой его спектр.

Перовскитные панели для сине-зеленого света

Чтобы решить эту проблему, ученые отказались от традиционных материалов и создали перовскитные элементы, рассчитанные именно на сине-зеленый свет. Они подобрали материал с шириной запрещенной зоны около 1,96 электрон-вольта и добавили к нему полимер PHMG, который улучшил кристаллическую структуру и уменьшил количество дефектов.

В лабораторных условиях под имитирующим 10-метровую глубину светом небольшие элементы показали эффективность преобразования света 34,71%, а большие модули — 29,4%. Однако исследователи отмечают: более высокая эффективность не означает, что под водой панели производят больше энергии, чем на поверхности, ведь общее количество солнечного света там значительно ниже.

Первые испытания в открытом море

Проверив систему в лаборатории, ученые установили солнечные модули на подводной работе и погрузили его на 10 метров в воду вблизи острова Вэйчжоу.

Через два часа работы под водой панели передали литий-ионному аккумулятору 324 милливатт-часа энергии. Когда аппарат подняли на поверхность, скопленного заряда хватило для питания светодиодной панели. Как отметил старший автор исследования Вэнь-Хуа Чжан из Юньнаньского университета, это открывает перспективы для продления автономности подводной техники, хотя о полном обеспечении энергоемких роботов в затяжных миссиях пока говорить рано.

Какие трудности еще предстоит преодолеть

Реальные морские условия оказались гораздо сложнее лабораторных. На количество света на одинаковой глубине влияют прозрачность воды, погода и взвешенные частицы, а движение воды создает дополнительную механическую нагрузку.

Кроме того, соленая вода чревата коррозией, а морские организмы со временем способны оседать на поверхности и полностью перекрывать доступ света. Именно поэтому эффективность панелей будет зависеть от множества факторов и универсальной рабочей глубины для всех водоемов не существует.

В дальнейшем команда планирует опробовать более масштабные модули, увеличить время их нахождения под водой, протестировать технологию на большей глубине и интегрировать ее в полноценные автономные подводные аппараты.