НОВОСТИ В УКРАИНЕ
Китайские ученые испытали специально разработанные солнечные панели на глубине около 10 метров в Южно-Китайском море. Эксперимент показал, что эта технология может стать потенциальным новым источником энергии для подводных роботов, пишет Indian Defence Review.
Обычно солнечная энергетика требует достаточного количества солнечного света, поэтому морское дно кажется малоподходящим местом для установки солнечных панелей. Однако китайские исследователи решили проверить, можно ли эффективно использовать свет, достигающий подводного пространства.
В ходе эксперимента у острова Вэйчжоу специально разработанные солнечные модули погрузили примерно на 10 метров под воду. Несмотря на значительно меньшее количество света на этой глубине, система смогла вырабатывать достаточно электроэнергии для зарядки литий-ионных аккумуляторов.
Секрет технологии заключается не в том, чтобы получить больше солнечного света, а в более эффективном использовании того, который все же проникает сквозь воду.
Как солнечный свет изменяется под водой
Попадая в океан, солнечный свет быстро изменяется. Вода особенно хорошо поглощает красное и инфракрасное излучение, тогда как синее и зеленое проникают значительно глубже.
Поэтому на глубине примерно 5–10 метров солнечная панель получает совершенно иной спектр света, чем на поверхности. Китайские исследователи разработали перовскитный солнечный элемент, специально адаптированный к сине-зелёным длинам волн, которые сохраняются под водой.
Ширина запрещенной зоны перовскитного материала составляла примерно 1,96 электрон-вольта. Также исследователи добавили полимер PHMG, который помог улучшить кристаллическую структуру перовскита и уменьшить количество дефектов, способных ухудшать электрические характеристики.
В лабораторных условиях, воспроизводящих освещение на глубине 10 метров, небольшие солнечные элементы достигли эффективности преобразования 34,71%, а более крупные модули – 29,4%. Для сравнения: при стандартном солнечном освещении эффективность элементов составляла 17,08%.
В то же время это не означает, что под водой панели производят больше электроэнергии, чем при прямом солнечном свете. На глубине 10 метров солнечной энергии в целом поступает значительно меньше. Высокий показатель свидетельствует о способности разработанных элементов эффективно использовать узкий диапазон сине-зеленого света.
Панели испытали в море
Исследователи проверили технологию не только в лаборатории. Они установили солнечные модули на небольшом подводном роботе и опустили его примерно на 10 метров в Южно-Китайском море у острова Вэйчжоу. Система оставалась под водой в течение 2 часов.
За это время модули передали 324 милливатт-часа энергии литий-ионным аккумуляторам. После подъема системы накопленной электроэнергии хватило для питания светодиодной панели.
По словам старшего автора исследования Вэнь-Хуа Чжана из Юньнаньского университета, эта технология потенциально может помочь решить одну из проблем подводной электроники – ограниченное время работы аккумуляторов.
Испытания в реальной морской среде важны ещё и потому, что там значительно сложнее контролировать условия, чем в лаборатории. На работу панелей могут влиять движение воды, морские организмы, плавающие частицы и прозрачность воды.
В частности, морские организмы могут постепенно покрывать поверхность панели, блокируя свет, а соленая вода создает риск коррозии. Кроме того, панель на одинаковой глубине будет получать разное количество света в зависимости от прозрачности воды.
Поэтому универсальной максимальной глубины для подводных солнечных панелей, вероятно, не будет. Их эффективность будет зависеть от освещенности, места установки, качества воды, материалов и способности оборудования выдерживать морскую среду.
Что это даст подводным роботам
Если эти проблемы удастся решить, технология может помочь продлить работу подводных роботов, датчиков и другого оборудования. Им нужна электроэнергия, а аккумуляторы со временем разряжаются, из-за чего устройствам приходится возвращаться на поверхность или к зарядной инфраструктуре.
Солнечная система, способная постепенно пополнять заряд аккумуляторов непосредственно под водой, потенциально позволит некоторым устройствам оставаться там дольше.
Китайские исследователи планируют продолжить испытания: они хотят использовать более крупные модули, оставлять их под водой на более длительное время, проверять работу на большей глубине и интегрировать технологию с автономными подводными аппаратами.
Еще больше интересного о работе солнечных панелей
Ранее УНИАН писал о том, почему пустыни не покрывают солнечными панелями. Как отмечалось, на это есть несколько причин.
Хотя солнечные электростанции действительно строят в пустынных и полупустынных регионах, их общая площадь остается очень небольшой по сравнению с территорией пустынь в мире. Полностью покрывать солнечными панелями какую-либо из пустынь также никто не планирует. Масштабное строительство таких электростанций сталкивается сразу с техническими, экономическими и экологическими проблемами, которые значительно затрудняют реализацию подобных проектов.
