Energieversorgung: Solarzellen erzeugen Strom in zehn Metern Wassertiefe
Wissenschaftler der Yunnan-Universität in China haben Solarzellen in einer Wassertiefe von bis zu zehn Metern(öffnet im neuen Fenster) im Südchinesischen Meer betrieben. Das Experiment(öffnet im neuen Fenster) dient der Entwicklung von autarken Energiequellen für Unterwassergeräte, da die Stromversorgung bei längeren Einsätzen eine technische Hürde darstellt.
Bisherige Untersuchungen beschränkten sich laut dem Forscher Wen-Hua Zhang auf sehr flache Gewässer von bis zu zwei Metern. Die aktuelle Studie liefert den ersten Funktionsnachweis für untergetauchte Solarzellen in einer Tiefe von etwa zehn Metern.
Messwerte und Materialstruktur
Während der Tests im Südchinesischen Meer sammelte die Solarzellen-Reihe innerhalb von zwei Stunden ausreichend Energie, um ein Set von Lithium-Ionen-Akkus aufzuladen. Die Zellen bestehen aus Blei-Halid-Perowskit. Die Forscher setzten dem Material das Polymer Polyhexamethylenguanidinhydrochlorid zu, was primär die Stabilität und Haltbarkeit der Perowskit-Struktur verbessert und dadurch die Effizienz der Module steigert.
Die Energiegewinnung hängt stark von der Tauchtiefe ab. In zwei Metern Wassertiefe erzeugten die Panels 1.416 Milliwattstunden (mWh) Strom. Bei sechs Metern Tiefe fiel die Ausbeute auf 752 mWh und bei zehn Metern auf 324 mWh. Bei Labortests mit simuliertem Unterwasserlicht in zehn Metern Tiefe erreichten die Zellen einen Wirkungsgrad von knapp 35 Prozent. Unter Standardbedingungen liegt die Effizienz hingegen bei 16,79 Prozent.
Einsatzdauer und Anwendungsbereiche
Hochrechnungen aus beschleunigten Tests ergaben für die Module eine theoretische Einsatzdauer von rund fünfeinhalb Jahren am Stück. Die Entwickler streben den Einsatz in eigenständigen Meeresenergiesystemen sowie in autonomen Unterwassergeräten an.
Stationäre Geräte wie Sensoren, Kameras oder Kommunikationssysteme lassen sich so über die Module in der Nähe kontinuierlich mit Energie versorgen, ohne dass regelmäßige menschliche Eingriffe erforderlich sind. Ein möglicher Leistungsabfall durch Biofouling, etwa durch den Bewuchs mit Pflanzen und Tieren, bleibt in der Praxis weiter zu prüfen.
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