ペロブスカイトをベースとする新たな太陽電池が、水中で発電するために開発された。ペロブスカイトはシリコンより安価で、柔軟性があり、高効率になり得る一方、特に湿気によって急速に劣化することが大きな課題となっている。しかし、異なる光の波長に適応できるため、シリコンパネルが利用できない水中の光を活用できる。低照度で低温の環境も、太陽電池の寿命を延ばす可能性がある。
研究者らは耐久性を高めるため、polyhexamethylene guanidine hydrochlorideを添加した。この物質は撥水層を形成すると同時に、より大きな結晶の成長を促し、イオンの移動を抑制して発電性能を向上させた。約10メートルの深さの光を再現した試験では、この太陽電池は光エネルギーの約35％を電力に変換した。シリコンパネルの変換効率は通常、20％前後である。
保護層を施したパネルは、海水中で約40日が経過した後も、初期効率の99.6％を維持した。研究者らは、効率が80％に低下するまで5.5年間稼働できると算出した。South China Seaで小型車両に接続されたパネルは、2、6、10メートルの深さで数時間にわたりボタン電池を充電した。2メートルでは波によって発電量が変動した一方、深い場所では光はより安定していたものの、弱かった。10メートルでの発電量は、2メートルでの発電量の四分の一をわずかに下回った。この設計は、自律型海洋電力システムや水中Internet of Thingsインフラに利用できるとされている。
なぜ重要なのか
このアプローチは、小型水中車両とInternet of Thingsインフラに必要なエネルギーを、その場で供給するための選択肢となる。ペロブスカイトは異なる波長に適応できるため、シリコンパネルでは利用できない水中の光を、新たな用途に活用できる。添加剤と保護層が、湿気による劣化とイオンの移動の双方を抑制することは、この技術の根本的な耐久性の課題に直接対処するものだ。一方、実地試験は数時間、海水試験は約40日間にとどまったため、算出された5.5年間の寿命が実際の使用環境で実証されるかどうかは不透明なままである。深くなるにつれて発電量が減少することも、このシステムでどのような機器を稼働できるかを左右する主な制約の一つとなる。