Perovskit malzemeler, yüksek verim potansiyelleri nedeniyle son yıllarda güneş enerjisi araştırmalarının önemli konularından biri haline geldi. Ancak nem ve su, bu hücrelerin yapısının bozulmasına yol açabiliyor. Araştırma ekibi, perovskitin kimyasal bileşimini değiştirerek hem su altında ulaşabilen düşük yoğunluktaki ışığı daha iyi kullanmayı hem de deniz suyuna karşı dayanıklılığı artırmayı hedefledi.
Geliştirilen hücrelerde ayrıca su itici bir koruyucu katman kullanıldı. Daha büyük kristal yapıları da malzemenin bozulmasını sınırlayarak elektrik üretiminin korunmasına yardımcı oldu.
Araştırmacılar ilk aşamada farklı derinliklerdeki su altı ışığını taklit eden özel bir laboratuvar sistemi hazırladı. Optik filtrelerle oluşturulan koşullarda yapılan testlerde hücreler, 10 metre derinliğe karşılık gelen aydınlatma altında yüzde 34,71 güç dönüşüm verimliliğine ulaştı.
Hücreler aynı koşullarda 1. 160 saat boyunca test edildi ve bu sürenin sonunda neredeyse hiç performans kaybı göstermedi. Hızlandırılmış dayanıklılık testleri ise hücrelerin 25 derece sıcaklıkta ve 10 metre derinlikte su altında yaklaşık 5,5 yıllık kullanım ömrüne ulaşabileceğine işaret etti.
Karşılaştırma açısından, silikon tabanlı güneş panelleri yüzeydeki güneş ışığını genellikle yaklaşık yüzde 20 verimle elektriğe dönüştürebiliyor.
Sistem 2, 6 ve 10 metre derinliklerde çalıştırıldı. Araştırmacılar, 2 metre civarında elektrik üretiminin ışık koşullarındaki değişimler nedeniyle belirgin şekilde dalgalandığını, derinlik arttıkça üretimin daha istikrarlı hale geldiğini gözlemledi.
Panel, 10 metre derinlikte deniz yüzeyinin 8 metre üzerindeki konumda ürettiği elektriğin dörtte birinden daha azını üretebildi. Buna rağmen elde edilen enerji, su altındaki elektronik cihazları çalıştırmak için yeterli oldu.
Araştırmacılar, laboratuvarda kullandıkları küçük hücreleri daha büyük güneş panellerine dönüştürerek sistemi ölçeklendirmeyi de başardı. 10 metre derinlikte test edilen büyük perovskit panel, iki saat içinde 324 mWh elektrik üretti.
Elde edilen enerji, lityum iyon bataryaları şarj etmek ve LED'leri çalıştırmak için yeterli oldu. Araştırmacılar, özellikle büyük alanlı modüllerin gerçek deniz koşullarında yalnızca iki saat içerisinde ürettiği enerji miktarının kendilerini de şaşırttığını belirtti.
Araştırmacılara göre teknoloji, gelecekte karadan bağımsız su altı enerji sistemlerinde kullanılabilir. Özellikle sensörler, kameralar ve iletişim ekipmanları gibi uzun süre su altında çalışması gereken cihazların enerji ihtiyacını karşılamak için perovskit panellerden yararlanılması hedefleniyor. Çalışmada ayrıca otonom deniz sistemleri ve su altında çalışan Nesnelerin İnterneti (IoT) altyapıları potansiyel kullanım alanları arasında gösteriliyor.
Tükettiğinden çok elektrik üreten elektrikli otomobil