Сонячні батареї запрацювали на дні моря: китайці знайшли спосіб заряджати роботів
Китайські вчені випробували сонячні панелі, здатні виробляти електроенергію під водою, де сонячного світла значно менше, ніж на поверхні. Під час експерименту в Південно-Китайському морі модулі на глибині близько 10 метрів заряджали акумулятор підводного робота.
Про це пише Indian Defence Review.
Зазвичай підводне обладнання залежить від запасу енергії в акумуляторах. Коли заряд закінчується, робот має повернутися на поверхню або до зарядної інфраструктури. Дослідники вирішили перевірити, чи можна поповнювати цей запас безпосередньо під водою за допомогою сонячних елементів.
Головна складність полягає в тому, що вода поглинає значну частину сонячного випромінювання. Червоне та інфрачервоне світло швидко слабшає з глибиною, тоді як синє і зелене проникають далі. Тому панель на глибині 5–10 метрів отримує не лише менше світла, а й інший його спектр.
Замість того щоб пристосовувати звичайні сонячні панелі до підводних умов, китайські науковці створили перовскітні елементи, розраховані на ефективне використання синьо-зеленого світла.
Для цього вони підібрали перовскітний матеріал із шириною забороненої зони близько 1,96 електрон-вольта. До його складу також додали полімер PHMG, який допоміг поліпшити кристалічну структуру та зменшити кількість дефектів, що погіршують електричні характеристики елемента.
У лабораторії невеликі елементи досягли ефективності перетворення світла 34,71%, а більші модулі — 29,4%. Ці показники отримали за освітлення, яке відтворювало умови на глибині 10 метрів. За стандартного сонячного освітлення ефективність елементів становила 17,08%.
Проте вищий показник ефективності не означає, що під водою панелі виробляють більше електроенергії, ніж на поверхні. На глибині доступно значно менше сонячної енергії. Результат показує, наскільки добре спеціально розроблений матеріал використовує світло, яке проходить крізь товщу води.
Після лабораторних вимірювань науковці перевірили систему в морі поблизу острова Вейчжоу. Сонячні модулі встановили на невеликому підводному роботі та занурили його приблизно на 10 метрів у Південно-Китайському морі.
За дві години під водою панелі передали літій-іонним акумуляторам 324 міліват-години енергії. Після підняття установки накопиченого заряду вистачило, щоб живити світлодіодну панель. Таким чином дослідники продемонстрували можливість заряджання акумулятора від сонячних модулів у реальних підводних умовах.
За словами старшого автора дослідження Вень-Хуа Чжана з Юньнаньського університету, таке джерело енергії потенційно може допомогти подовжити час роботи підводної електроніки. Однак проведений експеримент ще не доводить, що сонячні модулі здатні повністю забезпечувати енергією робота під час тривалого автономного плавання.
На відміну від лабораторії, умови в морі постійно змінюються. Кількість світла, яка досягає панелей на однаковій глибині, залежить від прозорості води та кількості завислих частинок. На обладнання також впливає рух води.
Ще одна проблема — морські організми, які з часом можуть оселятися на поверхні модулів і перекривати доступ світла. Солона вода водночас створює ризик корозії, тому обладнання має витримувати тривалий контакт із морським середовищем.
Через ці чинники неможливо визначити одну максимальну глибину, на якій підводні сонячні панелі працюватимуть однаково ефективно в усіх водоймах. Їхня продуктивність залежатиме від місцевого освітлення, якості води, характеристик матеріалів і захисту обладнання.
Надалі дослідники планують випробувати більші сонячні модулі, збільшити тривалість їхнього перебування під водою та перевірити роботу на більшій глибині. Також вони хочуть інтегрувати технологію з автономними підводними апаратами.
Источник: expert.in.ua