Immagine copertina generata con l’intelligenza artificiale
Le celle solari arrivano sott’acqua e dimostrano di poter continuare a produrre energia anche a 10 metri di profondità. È il risultato di uno studio condotto nel Mar Cinese Meridionale, dove i ricercatori hanno testato celle fotovoltaiche in condizioni reali, aprendo nuove prospettive per l’alimentazione di sensori, fotocamere e sistemi di comunicazione lontani dalla terraferma. La ricerca è stata pubblicata l’11 settembre sulla rivista Joule.
Come le celle solari subacquee generano energia
Il principale ostacolo per utilizzare l’energia solare sott’acqua è la rapida diminuzione dell’intensità della luce man mano che aumenta la profondità. Per affrontare il problema, il gruppo guidato da Wen-Hua Zhang, della Yunnan University e della Southwest United Graduate School di Kunming, ha sviluppato un sistema di laboratorio dotato di filtri ottici personalizzati, in grado di simulare l’illuminazione presente a diverse profondità.
I test hanno mostrato che le celle solari utilizzate sono tra quelle più efficienti per questo tipo di applicazione. La loro caratteristica principale è l’impiego di ampi bandgap, che permette di assorbire la luce nelle lunghezze d’onda dal blu all’arancione, ancora disponibili sott’acqua.
Durante una prova di due ore con illuminazione subacquea, le celle hanno prodotto 324 milliwattora di energia elettrica. Il risultato ha fornito una prima dimostrazione concreta della capacità di questi dispositivi di funzionare anche in condizioni lontane da quelle tipiche dei pannelli installati sulla terraferma.
Celle solari in profondità: durata e affidabilità
Oltre alla produzione di energia, i ricercatori hanno analizzato la resistenza nel tempo delle celle. Dopo essere state conservate per 300 giorni all’interno di un glove box riempito con azoto, hanno mantenuto circa il 96% della loro efficienza iniziale.
Un ulteriore test ha simulato condizioni equivalenti a una profondità di 10 metri. Dopo 1.160 ore, le celle hanno mostrato una degradazione quasi nulla, suggerendo un’elevata durabilità in ambiente subacqueo.
Secondo lo studio, i dispositivi potrebbero inoltre operare in modo continuativo a 10 metri di profondità per circa 5,5 anni. Si tratta di un aspetto particolarmente rilevante per applicazioni in cui raggiungere periodicamente il dispositivo per sostituire o ricaricare le batterie risulta complicato.
Applicazioni pratiche per la tecnologia subacquea
Dopo gli esperimenti in laboratorio, il gruppo di ricerca è passato alle prove in mare aperto. Le celle solari al perovskite sono state integrate con robot subacquei e installate a circa 10 metri di profondità al largo delle isole Weizhou, nel Mar Cinese Meridionale.
I test hanno confermato una stabilità operativa di lungo periodo definita dagli stessi ricercatori come “eccezionale”. Particolarmente significativo è stato il risultato ottenuto dai moduli di grandi dimensioni, che hanno dimostrato di poter produrre una quantità rilevante di energia anche durante un’esposizione di appena due ore.
Il passaggio dalle piccole celle utilizzate in laboratorio ai moduli di grandi dimensioni rappresenta uno degli elementi centrali dello studio, perché dimostra che la tecnologia può essere portata oltre la fase sperimentale su scala ridotta.
Energia rinnovabile per sensori marini avanzati
La possibilità di produrre elettricità direttamente sott’acqua potrebbe trovare applicazione nell’alimentazione di sensori, fotocamere e sistemi di comunicazione installati in aree remote. Questi dispositivi potrebbero così disporre di una fonte energetica integrata anche lontano dalla costa.
Il risultato amplia inoltre il campo delle possibili applicazioni del fotovoltaico subacqueo. Fino a oggi, sottolineano i ricercatori, gli studi sulle celle solari immerse erano concentrati soprattutto su profondità molto ridotte, generalmente pari o inferiori a due metri. La nuova ricerca porta invece la validazione sperimentale fino a circa 10 metri.
Celle solari subacquee: cosa aspettarsi in futuro
Il team di Zhang intende ora spingersi oltre, testando le celle solari al perovskite a profondità maggiori. L’obiettivo sarà anche individuare il limite operativo di questa tecnologia sott’acqua e definire protocolli di prova standardizzati per il fotovoltaico subacqueo.
La combinazione tra esperimenti di laboratorio e prove effettuate direttamente in mare fornisce, secondo i ricercatori, elementi concreti a sostegno della possibilità di utilizzare il fotovoltaico in ambiente subacqueo. La soglia dei 10 metri rappresenta quindi un primo passo verso sistemi energetici pensati per operare più a lungo sotto la superficie marina.
Fonte: Techxplore
