Przełamaniem tego ograniczenia okazała się publikacja w czasopiśmie Joule, w której naukowcy z Yunnan University i Southwest United Graduate School zaprezentowali podwodne moduły fotowoltaiczne o architekturze zoptymalizowanej pod kątem pasma błękitno-pomarańczowego, zdolne do wydajnej i długotrwałej pracy w morskiej głębi.
Zamiast konwencjonalnego krzemu zespół pod kierownictwem prof. Wen-Hua Zhanga opracował ogniwa o szerokiej przerwie wzbronionej (wide-bandgap), precyzyjnie dopasowane do profilu spektralnego światła najgłębiej penetrującego słup wody. Podczas testów przeprowadzonych w Morzu Południowochińskim w rejonie wysp Weizhou pełnowymiarowe moduły zanurzone na głębokość 10 metrów wygenerowały w zaledwie dwie godziny 324 mWh energii elektrycznej. To ilość w zupełności wystarczająca do doładowywania standardowych ogniw litowo-jonowych zasilających podmorskie węzły pomiarowe.
Wcześniejsze próby z fotowoltaiką zanurzeniową ograniczały się do płytkich wód o głębokości poniżej 2 metrów, gdzie natężenie światła jest wprawdzie wysokie, lecz potencjał praktycznych zastosowań w gospodarce morskiej – minimalny. Nowe ogniwa przełamały tę barierę nie tylko pod względem głębokości, ale także stabilności chemicznej i mechanicznej w agresywnym środowisku. Konstrukcja z powodzeniem stawiła opór podwyższonemu ciśnieniu hydrostatycznemu, wnikaniu wilgoci oraz korozyjnemu działaniu soli.
Badania wykazały niezwykłą odporność degradacyjną prototypów:
- Po 300 dniach przechowywania ogniwa zachowały około 96% swojej pierwotnej sprawności konwersji.
- Podczas testu ciągłej pracy przez 1160 godzin na symulowanej głębokości 10 metrów nie odnotowano niemal żadnych oznak degradacji materiałowej.
- Szacowany czas bezawaryjnej eksploatacji operacyjnej w warunkach oceanicznych wynosi około 5,5 roku.
Osiągnięcie to stanowi przełom w projektowaniu autonomicznych systemów morskich, takich jak boje telemetryczne, sieci czujników środowiskowych w akwakulturze, kamery głębinowe czy węzły komunikacji hydroakustycznej zlokalizowane z dala od wybrzeża. Zastosowanie zanurzeniowych paneli słonecznych eliminuje konieczność układania kosztownych podmorskich kabli zasilających oraz logistycznie uciążliwą wymianę wyczerpanych pakietów bateryjnych. Kolejnym krokiem chińskich inżynierów ma być standaryzacja procedur testowych dla morskiej fotowoltaiki oraz próby zejściowe w jeszcze głębsze, ciemniejsze strefy oceanu.
