Într-un episod al desenului animat Hanna-Barbera Birdman, eroul eponim se luptă cu maleficul Dr. Shark la bordul unui submarin fără energie solară pentru a-și reîncărca puterile. Așa că Birdman ar aprecia cu siguranță noile celule solare de perovskit dezvoltate de o echipă condusă de Simin Ma la Universitatea Yunnan, deoarece acestea sunt concepute să funcționeze sub apă.
Celulele solare realizate din perovskit în loc de siliciu sunt întotdeauna o poveste de compromisuri. Ele pot fi fabricate ieftin, pot lua forme interesante (ca filme subțiri, flexibile, transparente) și pot converti substantial mai multă energie solară primită în electricitate. Dificultatea constă în faptul că ele se degradează destul de rapid.
Umiditatea este deosebit de distructivă pentru perovskituri, făcându-le o alegere aparent ciudată pentru un panou solar sub apă. Dar aceste materiale au o altă superputere critică: ele pot fi ajustate pentru a funcționa cu diferite lungimi de undă ale luminii. Apa blochează rapid lungimile de undă ale luminii pe care panourile solare de siliciu le absorb, dar o celulă de perovskit proiectată cu grijă ar putea totuși să genereze electricitate în adâncurile mării albastre. Și, de fapt, nivelurile mai scăzute de lumină și temperaturile mai reci ar trebui să o ajute să trăiască mai mult.
Reglarea perovskiturilor necesită doar ajustarea chimiei lor în timpul producției, astfel că obținerea unui lucru care absoarbe lungimile de undă prezente la câțiva metri adâncime nu a fost o provocare. Adevărata provocare a fost fabricarea celulelor durabile. Echipa a descoperit un aditiv deosebit de eficient (poliexametilen guanidină clorhidrat) care a ajutat în mai multe moduri.
S-a construit un strat hidrofug în jurul materialului, pe de o parte. Dar o parte a compusului interacționează și cu rețeaua cristalină a perovskitului, ajutând la formarea de cristale mai mari și împiedicând ioni să se deplaseze în structura cristalină. Aditivul limitează unele dintre modurile comune în care perovskiturile se descompun, îmbunătățind totodată producția de electricitate a celulei solare.
Când cercetătorii au testat celulele sub lumină filtrată pentru a se potrivi unei adâncimi oceanice de aproximativ 10 metri, acestea au fost remarcabil de eficiente, convertind aproximativ 35% din energia luminii în electricitate. (Panourile solare de siliciu sunt în general mai aproape de 20% eficiență.)
După ce au construit un mic panou solar prin înglobarea perovskitului în unele straturi de protecție, echipa a efectuat teste de durabilitate în condiții reale. Mai întâi, l-au scufundat în apă de mare (folosind lumina filtrată) timp de aproximativ 40 de zile, moment în care eficiența sa era încă de 99,6% din valoarea inițială. Bazându-se pe aceasta, ei estimează că ar trebui să dureze 5,5 ani în apă de mare înainte de a scădea la 80% – ceea ce este considerat în mod obișnuit durata sa utilă de viață. Deși este mai slab decât siliciul, este mult peste ceea ce au realizat majoritatea perovskiturilor.
Ei au testat și un panou în Marea Chinei de Sud, atașându-l la un mic vehicul care putea menține o adâncime și o poziție specifice. Panoul a încărcat unele baterii tip monedă timp de câteva ore la 2, 6 și 10 m.
Sursa: Ars Technica
Revista “Ştiinţă şi Tehnică“, cea mai cunoscută şi longevivă publicaţie de popularizare a ştiintelor din România
Leave a Reply