Equipe da Universidade de Yunnan, na China, valida células solares subaquáticas a 10 metros de profundidade no Mar do Sul da China

De acordo com pt.wedoany.com-Pesquisadores da Universidade de Yunnan (Yunnan University) e da Escola Superior de Pós-Graduação do Sudoeste (Southwest United Graduate School) demonstraram uma célula solar subaquática funcional capaz de operar a 10 metros (33 pés) de profundidade no Mar do Sul da China, tendo concluído a validação funcional em operação real a cerca de 10 metros de profundidade. Espera-se que essa tecnologia tenha uma vida útil de operação contínua de aproximadamente 5,5 anos, com potencial para fornecer energia confiável e de longo prazo a sistemas marinhos remotos; a pesquisa indica que a fotovoltaica subaquática poderá, no futuro, fornecer uma fonte de energia viável para sensores subaquáticos, câmeras e sistemas de comunicação.

Esse resultado rompeu o limite anterior. As tentativas anteriores de coleta de energia solar subaquática paravam em águas rasas com menos de dois metros de profundidade, onde a luz solar ainda é abundante, mas as aplicações práticas são escassas. O autor do estudo, Wen-Hua Zhang, afirmou que há pouquíssimos relatos de pesquisa sobre células solares subaquáticas, e todos se concentram em águas extremamente rasas, de apenas dois metros ou menos, uma situação que está longe de atender às necessidades de aplicação prática; este trabalho realizou pela primeira vez a validação funcional de células solares subaquáticas em operação real a cerca de 10 metros de profundidade, ampliando seu escopo de aplicação.

As células solares de silício comerciais padrão são projetadas para capturar a ampla luz solar terrestre, especialmente a luz vermelha/infravermelha, mas perdem a maior parte de sua eficiência debaixo d'água. A intensidade da luz solar subaquática decai rapidamente, dificultando a coleta de energia por células solares subaquáticas e criando obstáculos para aplicações de monitoramento marinho, como a aquicultura. Para isso, a equipe de Wen-Hua Zhang projetou células solares de banda larga proibida, otimizadas para capturar os comprimentos de onda da luz azul à laranja, que são os que melhor penetram na água do mar. Ao capturar a luz ambiente abaixo das ondas, as células solares subaquáticas oferecem uma solução para a limitação de fornecimento de energia há muito existente na tecnologia marinha.

A 10 metros de profundidade, essas células geraram 324 miliwatts-hora (mWh) em apenas duas horas, o suficiente para carregar uma bateria de íons de lítio padrão. A célula pode fornecer energia autossustentável para sensores ambientais, câmeras de vigilância e equipamentos de comunicação distantes da costa, eliminando conexões de cabos caras e a substituição frequente de baterias.

Quando testadas em condições simuladas, essas células especializadas demonstraram durabilidade: mantiveram cerca de 96% de eficiência após 300 dias de armazenamento. O protótipo da célula operou por 1.160 horas em simulação de 10 metros de profundidade perto da Ilha de Weizhou, no Mar do Sul da China, com quase nenhuma degradação. Wen-Hua Zhang observou que o que mais surpreendeu a equipe foi o fato de um módulo de grande área, em condições reais e a 10 metros de profundidade, ter gerado tanta energia em apenas duas horas. Ele também afirmou que a equipe realizou a ampliação de células de laboratório de pequena área para módulos de grande porte; a combinação de pesquisa laboratorial e experimentos de campo forneceu evidências robustas para a operação fotovoltaica subaquática.

As aplicações subsequentes ainda enfrentam desafios: as células devem combinar alta durabilidade e transparência límpida para se manterem eficazes a longo prazo; a implantação de energia solar subaquática também precisa superar condições extremas, como salinidade corrosiva, alta pressão e infiltração de água. A seguir, a equipe planeja avançar para águas mais profundas e escuras, testando até que profundidade a tecnologia solar pode chegar, enquanto estabelece as bases para protocolos padronizados de teste de fotovoltaica subaquática.

Este estudo foi publicado na revista Joule.