Китайски учени разработиха необичаен слънчев елемент, способен да произвежда електроенергия дори под вода, където голяма част от слънчевата светлина обикновено се поглъща още в първите метри. Разработката е дело на изследователи от Университета в Юнан, които описват резултатите си в научното списание Joule. Вместо традиционен силиций те са използвали перовскит – материал, чиито оптични характеристики могат да бъдат настройвани така, че да използва по-ефективно светлината, която действително достига по-голяма дълбочина.
Ключът към технологията е в адаптирането на фотоелемента към синьо-зелената част от светлинния спектър, която прониква най-добре във водата. Изследователите са разработили перовскитен материал с ширина на забранената зона от около 1,96 eV, оптимизирана именно за тези условия. Така клетката не се опитва да използва целия спектър, както правят стандартните наземни панели, а се концентрира върху светлината, която реално остава достъпна под водата.
Перовскитите обаче имат сериозен недостатък – те са силно чувствителни към влагата. За да решат проблема, учените са добавили полихексаметилен гуанидин хидрохлорид (PHMG), който образува водоотблъскваща защитна бариера и едновременно с това подобрява структурата на материала. Това ограничава проникването на вода, съдейства за образуването на по-големи кристални области и потиска миграцията на йони – един от основните процеси, които водят до деградация на перовскитните клетки.
Резултатите са впечатляващи. При осветление, симулиращо условията на около 10 метра под морската повърхност, клетката е достигнала приблизително 35% ефективност. След изработването на малък защитен модул той е оставен в морска вода за 40 дни, след което е запазил 99,6% от първоначалната си производителност. Според изчисленията на учените подобна конструкция би могла да работи около 5,5 години, преди ефективността ѝ да спадне до 80% от началната стойност.
Технологията вече е тествана и в реални условия в Южнокитайско море. Прототипът е използван за зареждане на никел-кадмиеви батерии на дълбочини от 2, 6 и 10 метра. На по-малка дълбочина мощността се е променяла заради вълните, докато по-надолу светлината е била по-слаба, но значително по-стабилна. На 10 метра модулът е произвеждал малко под една четвърт от енергията, генерирана на два метра. Подобни клетки едва ли ще заменят наземните соларни панели, но могат да се окажат особено ценни за автономни подводни дронове, океанографски сензори, системи за мониторинг и подводен интернет на нещата, които днес разчитат предимно на батерии или кабелно захранване от повърхността.
Прочетете още:
Учени изобретиха първия функционален полупроводник от графен
Ентропия и Енергия: От Космоса до нашите клетки на сцената на Ratio
Нов китайски дрон може да изстрелва рояци дронове от въздуха
Изследване на MIT разкрива, че големите езикови модели разсъждават по начин, подобен на човешкия мозък
Китайски инженери се научиха да моделират мащабни квантови процеси на класически компютри
Гледайте в новия брой на Connected по Дарик: Реалност ли е технологичният стремеж към безсмъртие
Най-важното от първия ден на Световния мобилен конгрес в Барселона
Lenovo представи първия по рода си протопип на лаптоп с прозрачен дисплей
OpenAI и Microsoft работят върху суперкомпютър с AI за 100 млрд. долара
Tesla ще представи роботизираните си таксита на 8 август