Команда Юньнаньского университета (КНР) показала, что подводные солнечные элементы на основе перовскита способны вырабатывать электричество на глубине до 10 метров. Эксперименты в Южно-Китайском море зафиксировали эффективность преобразования света в электричество на уровне 34,71% в сине-зелёном спектре, проникающем сквозь толщу воды. Результаты опубликованы 11 сентября 2026 года в журнале Joule.
Ключевые цифры:
- КПД 34,71% в «подводном» спектре на глубине 10 м — против 17,08% в обычных наземных условиях.
- 1416 мВт·ч за 2 часа с 115 см² элементов на глубине 2 м.
- 324 мВт·ч за 2 часа на глубине 10 м.
- Расчётный ресурс — более 5,5 года до снижения до 80% начальной эффективности.
Почему перовскит под водой эффективнее, чем на суше
Морская вода интенсивно поглощает длинноволновую часть солнечного спектра — всё, что превышает 630 нанометров: красный диапазон, инфракрасное излучение, микроволны, радиоволны. Обычные панели рассчитаны на широкий диапазон 400–1100 нм, поэтому под водой значительная часть их «рабочего» света просто не доходит до элемента.
Команда под руководством Вэнь-Хуа Чжана, декана школы материалов и энергии Юньнаньского университета в Куньмине, создала перовскитные элементы, оптимизированные под то, что остаётся на глубине 5–10 м: сине-зелёный спектр в диапазоне 400–600 нм. По данным IEEE Spectrum, в наземных условиях те же элементы демонстрировали КПД 17,08%, а в «подводном» спектре на 10 м — 34,71%. Для сравнения: средний КПД стандартных наземных панелей составляет 20–25%. О том, как исследователи повышают эффективность и в других типах фотовольтаики, мы рассказывали в материале о повышении эффективности органических солнечных элементов.
Полевые испытания у острова Вэйчжоу
Элементы интегрировали в подводные мини-роботы с литий-ионными аккумуляторами и испытали вблизи острова Вэйчжоу в Южно-Китайском море. Для защиты от солёной воды исследователи герметизировали их стеклом, синтетическим каучуком и эпоксидной смолой. Роботы автоматически удерживали заданную глубину, что позволило сравнить выходную мощность на разных горизонтах.
На глубине 2 метров 115 см² элементов выработали 1416 мВт·ч за два часа — примерно половину ёмкости перезаряжаемого аккумулятора формата AA. На 10 метрах за то же время — 324 мВт·ч. Чжан отмечает, что результат на глубине 10 м превысил ожидания команды в три–шесть раз.
Почему подводный перовскит долговечнее наземного
Стандартные перовскитные элементы дешевле и эффективнее кремниевых, однако быстро деградируют под интенсивным светом и при высоких температурах — на суше заметная потеря производительности наступает уже через год. Под водой условия мягче: освещённость ниже, температура меньше и стабильнее.
В лабораторных тестах, имитировавших спектр на глубине 10 м и среднегодовую температуру воды у Вэйчжоу — 25 °C, деградация оказалась минимальной. По расчётам авторов, элементы способны непрерывно работать около 5,5 года, прежде чем их эффективность упадёт до 80% от начальной.
Вместе с тем исследователи признают ограничения: сильные течения осложнят развёртывание, а коррозия, обрастание водорослями и балянусами со временем снизят производительность. Чжан также указывает на необходимость стандартизированных протоколов тестирования — без них сопоставлять результаты разных лабораторий затруднительно.
Где это может найти применение
Авторы видят два направления применения. Первое — автономное питание подводных датчиков, камер, источников света и систем связи, формирующих «подводный интернет вещей». Второе — увеличение дальности и продолжительности миссий подводных аппаратов и автономных роботов. Для офшорной инфраструктуры это означает потенциальную возможность питать оборудование без прокладки кабеля с поверхности. Это не первая нестандартная идея китайских исследователей в солнечной отрасли — достаточно вспомнить историю о «ночных» солнечных панелях.
Следующие шаги команды — опробовать бо́льшие глубины и интегрировать элементы с накопителями в единый модуль. Пока это лабораторно-полевая демонстрация, а не серийный продукт, и инженерам ещё предстоит ответить на вопросы о стабильности, биообрастании и масштабировании. Для тех, кто следит за развитием офшорной энергетики и морской робототехники, это повод внимательнее присмотреться к тому, как перовскит ведёт себя в нетривиальных средах.
Источники: IEEE Spectrum
Иллюстрация создана с помощью ИИ
Материал подготовлен редакцией Alternative Energy с помощью ИИ на основе указанных источников; факты и цифры сверены с ними в ходе автоматической редакторской проверки. Как мы готовим материалы
