Новый солнечный элемент на основе перовскита разработан для выработки электроэнергии под водой. Главная проблема перовскитов, которые могут быть дешевле, гибче и эффективнее кремния, заключается в их быстром разрушении, особенно под воздействием влаги. Однако возможность адаптировать их к различным длинам световых волн позволяет использовать подводный свет, недоступный кремниевым панелям. Слабое освещение и прохладная среда также могут продлить срок службы элемента.
Для повышения долговечности исследователи использовали добавку гидрохлорида полигексаметиленгуанидина. Это вещество сформировало водоотталкивающий слой, одновременно способствуя росту более крупных кристаллов, ограничивая движение ионов и улучшая выработку электроэнергии. В испытаниях, имитирующих освещение на глубине около 10 метров, элемент преобразовал в электричество около 35% световой энергии; эффективность кремниевых панелей обычно составляет около 20%.
Панель с защитными слоями после примерно 40 дней в морской воде сохранила 99,6% своей первоначальной эффективности. Исследователи рассчитали, что она сможет работать 5,5 года, прежде чем эффективность снизится до 80%. В South China Sea панель, установленная на небольшом аппарате, в течение нескольких часов заряжала батарейки-таблетки на глубине 2, 6 и 10 метров. На глубине 2 метров волны вызывали колебания выработки, тогда как на большей глубине освещение было более стабильным, но слабым. На глубине 10 метров выработка энергии была чуть меньше четверти от показателя на глубине 2 метров. Сообщается, что конструкцию можно использовать в автономных морских энергетических системах и подводной инфраструктуре Интернета вещей.
Почему это важно
Этот подход предлагает возможность обеспечивать энергией небольшие подводные аппараты и инфраструктуру Интернета вещей непосредственно в месте их эксплуатации. Возможность адаптировать перовскиты к различным длинам волн превращает подводный свет, который не могут использовать кремниевые панели, в отдельную область применения. Добавки и защитные слои ограничивают как вызванное влагой разрушение, так и движение ионов, напрямую решая основную проблему долговечности технологии. Вместе с тем полевой эксперимент продолжался несколько часов, а испытание в морской воде — около 40 дней, поэтому пока неясно, подтвердится ли рассчитанный срок службы в 5,5 года в условиях реальной эксплуатации. Снижение выработки с увеличением глубины также остается одним из основных факторов, определяющих, какие устройства смогут работать от этой системы.