Исследователи Юньнаньского университета разработали перовскитный солнечный элемент под водой, который вырабатывает электричество на глубине до 10 метров. В лабораторных условиях миниатюрный элемент показал КПД 34,71%, а после 1000 часов в искусственной морской воде сохранил 99,58% первоначальной эффективности. Технологию планируют применять для автономного питания подводных датчиков, камер и средств связи.
Под водой солнечные элементы сталкиваются с изменением спектра света. Вода поглощает красную часть спектра, на которой эффективно работают традиционные кремниевые фотоэлементы. На глубине 10 метров её почти не остаётся, поэтому в основном сохраняются синие и зелёные волны. Учёные выбрали перовскит с шириной запрещённой зоны 1,96 эВ. Этот материал соответствует подводному сине-зелёному спектру и способен работать при слабом освещении.
Исследователям также пришлось защитить устройство от суровой морской среды. В структуру перовскита добавили полигексаметиленгуанидин гидрохлорид, или PHMG. Он улучшает кристаллизацию материала. Готовые фотоэлементы поместили в многослойную оболочку из бутилкаучука, защитного стекла и прозрачной эпоксидной смолы, которая защищает их от воды, давления и коррозии.
Миниатюрный фотоэлемент площадью 0,0895 см² в условиях, имитирующих освещение на глубине 10 метров, достиг КПД 34,71%. У более крупного модуля площадью 28,79 см² этот показатель составил 29,4%. Расчётный показатель T80 при температуре 25 °C достиг 48 904 часов. Это означает, что примерно через 5,6 года непрерывной работы система должна сохранять не менее 80% первоначальной производительности.
Разработку проверили и в Южно-Китайском море. Фотоэлементы заряжали литий-ионные аккумуляторы на глубине 2, 6 и 10 метров. За два часа система накопила соответственно 1416, 752 и 324 мВт·ч энергии. Даже на максимальной глубине этого хватило для питания светодиодной панели. Разработка предназначена для подводных систем мониторинга и исследования моря, которым требуется небольшое, но стабильное энергоснабжение.