Solar enerjisi genellikle çatılara, açık alanlara ve mümkün olduğunca doğrudan güneş ışığına bağlanır. Ancak, bir Çinli bilim insanları ekibi, güneş panellerinin yüzeyden 10 metre derinlikte bile elektrik enerjisi üretebileceğini gösterdi.
Çin'deki Yunnan Üniversitesi araştırmacıları, Güney Çin Denizi'nde özel fotovoltaik hücreleri test etti ve iki saatte lityum-iyon bataryalarını şarj etmek için yeterli enerji topladı. Bu deney, bir gün kendi enerjilerini üretebilen su altı sensörleri, kameralar ve iletişim sistemlerinin geliştirilmesi için önemli olabilir.
Güneş ışığı suya girdiğinde hızla zayıflar. Bir kısmı yüzeyden yansır, geri kalanı ise dağılır ve emilir; bu nedenle su altı güneş panelleriyle yapılan önceki deneyler genellikle küçük derinliklere sınırlı kaldı.
Yeni deney çok daha ileri gitti. "Su altı güneş panelleri hakkında çok az çalışma var. Tüm çalışmalar 2 metre veya daha az derinliklerle sınırlıydı, bu da pratik uygulama için yeterli değil" dedi Yunnan Üniversitesi'nden Ven-Hua Jang.
Jang'a göre araştırma, bu tür hücrelerin 10 metre derinlikte bile çalışabileceğini ilk kez gösterdi.
Deneyde kullanılan hücreler klasik silikondan yapılmış güneş panellerinden önemli ölçüde farklıdır. Kurşun halojen bazlı perovskitlerden yapılmıştır. Bilim insanları üretim sırasında poliheksametilen guanidin hidrohlorür adlı bir polimeri de eklediler; bu, elektronların toplanmasını iyileştirmek için tasarlandı.
Anahtar nokta ise hücrelerin kullandığı ışık spektrumudur. Güneşin kırmızı bölümü suya girdiğinde hızla kaybolurken mavi-yeşil ışık daha derinlere nüfuz eder. Bu nedenle yeni hücreler yaklaşık 400 ila 600 nanometre arasında dalga boyuna sahip ışınları, yani suyun 5 ila 10 metre derinliğinde hala mevcut olan spektrum bölgesini emmek üzere özel olarak tasarlanmıştır.
Açık denizlere çıkmadan önce araştırmacılar teknolojisini okyanusun altındaki aydınlatmayı simüle eden laboratuvar koşullarında test ettiler. Bu koşullarda, ışığın enerjisinin elektrik enerjisine dönüştürülmesi verimliliği yaklaşık %35 olarak kaydedildi.
Laboratuvar deneylerinden sonra daha büyük modüller üretildi ve gerçek koşullarda test edildi. "Küçük laboratuvar hücrelerinden büyük boyutlu modüllere geçmeyi başardık. Laboratuvar ve saha deneylerinin kombinasyonu, su altı fotovoltaik teknolojisinin çalıştığını gösteriyor" dedi Jang.
Uzaktan kumandalı su altı robotları 115 kare santimetrelik yüzey alanına sahip güneş panellerini Güney Çin Denizi'ndeki Weizhou Adası yakınlarında üç farklı derinlikte suya indirdi.
Sonuçlar, üretilen enerjinin derinliğe göre azaldığını gösterdi. İki metre derinlikte 1.416 milivat saat enerji toplanmıştı. Altı metre derinlikte sonuç 752 milivat saatti. Hatta 10 metre derinlikte hücreler 324 milivat saat enerji üretmeyi başardı.
Toplanan enerji lityum-iyon bataryalarını şarj etmek için kullanıldı ve daha sonra LED ışığıyla çalıştırdı. Bu, sistemin sadece bir laboratuvar deneyi olmadığını, üretilen enerjinin pratik olarak depolanıp kullanılabilir olduğunu gösterdi.
Bilim insanları bu tür güneş panellerinin yaklaşık 5,5 yıl çalışma ömrüne sahip olabileceğini tahmin ediyorlar.
Özellikle uzun süre su altında kalan cihazlar için potansiyel uygulamaları çok ilginç. Su altı sensörleri, çevre izleme sistemleri, iletişim ekipmanları ve kameralar şu anda değiştirilmesi veya şarj edilmesi gereken bataryalara bağlıdır. Kendi enerjilerini üretmeleri durumunda yüzeyden müdahaleye ihtiyaç duymadan çok daha uzun süre çalışabilirler. Araştırmacılar gelecekteki su altı habitatları için kullanılan ekipmanlar, canlı mercan resiflerinden yayınlanan canlı yayımlar için kameralar, deniz akustiği izleme istasyonları ve hatta otonom su altı cihazları gibi potansiyel uygulamalar da gösteriyor.
Araştırma sonuçları "Joule" bilim dergisinde yayınlandı ve yazarlar deneyimin doğrudan deniz altında çalışan kendi kendini sürdüren enerji sistemlerine doğru bir adım olduğunu düşünüyorlar.
