水下太阳能电池实现10米深处稳定运行

西南联合研究生院与云南大学研究员研究员张文华与合作者研究表明，太阳能电池可在南海海面下10米处正常运行，可在水下工作两小时，可产生324兆瓦时的电能，足以给锂离子电池充电；若持续置于10米水深的环境中，其运行寿命可达约5.5年。这些发现表明，水下太阳能电池有望为远离陆地的水下传感器、摄像头和通信系统提供动力。相关研究9月11日发表于《焦耳》。

水下太阳能电池工作环境示意图。图片来自作者

尽管太阳能电池早已能够为陆地上的各类技术提供绿色能源，但由于阳光在水下短距离内就会迅速衰减，研究人员一直难以在海底收集太阳能，用于水产养殖监测及其他用途。为克服这一难题，张文华团队首先开发了一套定制化的实验室系统，配备定制的光学滤光片，以模拟不同水深下的光照条件。

研究人员开发的高效宽能带隙浸没式太阳能电池，能够吸收从蓝光到橙光的光谱。将电池在充满氮气的手套箱中储存300天后，其效率仍保留了初始值的约96%。此外，在模拟10米水深条件下运行1160小时后，电池几乎未出现性能衰减，表明其在水下具有卓越的耐久性。

接下来，研究团队将钙钛矿太阳能电池与水下机器人集成，并将其部署在南海涠洲岛附近10米水深处，以测试其实际应用性能。张文华表示，这些电池展现了“卓越”的长期运行稳定性。“最令我们惊讶的是，真实环境下，我们的大面积模块在水深10米处，仅两小时就产生了如此巨大的电能。”张文华表示。

张文华表示，研究团队已将小型实验室电池扩展至大型组件，实验室研究与现场实验相结合，为水下光伏系统的运行提供了有力证据。在未来的研究中，团队计划在不同水深下测试钙钛矿太阳能电池，以探究水下太阳能电池的工作极限，并建立水下光伏技术的标准化测试协议。