Perowskity pobiły nowy rekord. Naukowcy zanurzyli je 10 metrów pod wodą
Testy paneli perowskitowych zanurzonych na głębokości 10 metrów pod wodą zakończyły się sukcesem. Dotychczas podobne badania dotyczyły modułów zanurzanych na głębokość około 2 metrów. Jak przebiegały badania?
Naukowcy osiągnęli nowy rekord, umieszczając ogniwa fotowoltaiczne z perowskitu na głębokości 10 metrów pod wodą i ładując w ten sposób akumulator. Dotychczasowe badania dotyczyły płytkich wód, gdzie moduły zanurzano na głębokość do 2 metrów.
Nowe badania przeprowadzono na chińskim Uniwersytecie Yunnan we współpracy z Southwest United Graduate School, Fujian Institute of Research on the Structure of Matter (Chińska Akademia Nauk) oraz EPFL, a wyniki opisano w czasopiśmie naukowym Joule.
Azot i zanurzenie, tak wyglądały testy
Wen-Hua Zhang, główny autor badania, wyjaśnił, że wcześniejsze badania nie zapewniały praktycznej funkcjonalności, ponieważ dotyczyły zbyt płytkich wód. Ogniwa słoneczne umieszczone pod wodą mogą zapewnić energię np. do monitorowania akwakultury, oświetlenia czy zasilania podwodnych pojazdów.
Zespół Wen-Hua Zhanga nie od razu rozpoczął testy terenowe. Najpierw opracował specjalny system laboratoryjny, który dzięki odpowiednim filtrom optycznym symulował oświetlenie podwodne na różnych głębokościach.
Użyte panele fotowoltaiczne z perowskitu wykorzystują ogniwo o szerokiej przerwie energetycznej (ang. wide-bandgap), dopasowane do wąskiego pasma światła, od niebieskiego do pomarańczowego, jakie przenika na tę głębokość, co jest istotne z uwagi na sposób, w jaki woda pochłania i zniekształca światło słoneczne.
W ramach testów ogniwa przechowywano przez 300 dni w komorze rękawicowej wypełnionej azotem. Po ich wyjęciu wykazały około 96 proc. swojej początkowej sprawności. Nie zaobserwowano również „praktycznie żadnej degradacji” po 1160 godzinach w warunkach symulujących głębokość 10 metrów, co potwierdza trwałość ogniw pod wodą.
Testy w terenie
Następnie zespół zamontował ogniwa na robotach podwodnych i umieścił je na głębokości 10 metrów u wybrzeży Wysp Weizhou na Morzu Południowochińskim. Zhang określił długoterminową stabilność operacyjną jako „wyjątkową”.
Autor badania przekazał, że najbardziej pozytywnie zaskoczyła go ilość energii, jaką panele wytworzyły w ciągu 2 godzin na głębokości 10 metrów. W ramach badań naukowcy wytworzyli zarówno ogniwa laboratoryjne o małej powierzchni, jak i moduły wielkogabarytowe.
Zhang nie planuje na tym kończyć swoich badań. Kolejnym krokiem ma być przeprowadzenie testów na większych głębokościach, aby sprawdzić granice działania podwodnych ogniw słonecznych oraz opracować protokoły testowania przyszłej technologii tego typu.
O badaniach poinformował portal EurekAlert, platforma prowadzona przez Amerykańskie Stowarzyszenie na rzecz Postępu Nauki (AAAS). EurekAlert podkreśla, że każdy nadesłany komunikat naukowy musi spełnić kryteria kwalifikowalności.
Perowskity przyszłością PV
Perowskity są materiałem znajdującym szerokie zastosowanie w rozwoju fotowoltaiki. Cechują się lekkością i elastycznością, co umożliwia produkcję ogniw w formie cienkich filmów nakładanych na nietypowe powierzchnie, a także tworzenie ogniw hybrydowych z klasycznymi materiałami.
Znajdują zastosowanie nie tylko w badaniu życia podwodnego, ale także w wojsku. Obecnie bada się możliwość zastosowania ogniw perowskitowych połączonych z grafenem w zastosowaniach militarnych. Takie rozwiązanie umożliwia zasilenie systemów komunikacji czy bezzałogowców bez obciążania ich ciężkim sprzętem. Obecnie Stany Zjednoczone testują wspomniane rozwiązanie w mobilnych mikrosieciach, mających zastąpić głośne i ryzykowne logistycznie generatory diesla. Tradycyjne generatory zależne są od dostaw oleju napędowego, a z uwagi na głośną pracę i wydzielane ciepło są łatwiejsze do identyfikacji przez przeciwnika. Więcej na ten temat można przeczytać w artykule: Perowskity mogą znaleźć zastosowanie w rozwiązaniach militarnych.
Trina Solar, czołowy chiński producent ogniw i modułów fotowoltaicznych, zaprezentował moduł perowskitowo-krzemowy o mocy przekraczającej 900 W i sprawności konwersji energii na poziomie 29,2 proc. W ramach porównania współczesne moduły osiągają zwykle sprawność na poziomie około 23–25 proc. Masowe dostawy komercyjne mają rozpocząć się w latach 2028–2029. Redakcja Gramwzielone.pl opisała wspomnianą technologię w tekście: Chińczycy pokazali moduł o sprawności prawie 30 proc. Wykorzystali perowskity.
Marcin Karwowski
marcin.karwowski@gramwzielone.pl
© Materiał chroniony prawem autorskim. Wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy E-Magazyny Sp. z o.o.
