21 Meán Fómhair, 2026- I dul chun cinn suntasach maidir le fuinneamh in-athnuaite mara, léirigh taighdeoirí ón tSín agus ón Eilvéis go rathúil cealla gréine perovskite in ann oibriú 10 méadar faoi dhromchla an aigéin, ag giniúint go leor leictreachais chun cadhnraí litiam-ian a mhuirearú faoi uisce. Na torthaí, a foilsíodh ar 11 Meán Fómhair san iris Cell PressJoule, ionadaíocht a dhéanamh ar an gcéad bhailíochtú feidhme ar chealla gréine báite ag doimhneacht a bhaineann le hiarratais phraiticiúla.
Thar Uiscí Éadomhain
Le blianta fada anuas, baineadh úsáid as cumhacht gréine ar an gcladach i dtéarmaí cealla gréine agus teicneolaíochtaí gaolmhara, ach tá sé an-chasta fuinneamh na gréine a bhailiú faoi uisce. Éiríonn solas níos laige san uisce ag ráta an-tapa, agus bíonn dathanna éagsúla solais le feiceáil faoin uisce. Rinneadh tástálacha roimhe seo maidir le cumhacht gréine faoi uisce go dtí uasdoimhneacht dhá mhéadar, rud atá fós i bhfad ó bheith réalaíoch i dtéarmaí feidhmithe iarbhír.
"Is beag staidéar a tuairiscíodh ar chealla gréine faoi uisce, agus tá gach ceann acu dírithe ar dhoimhneacht uisce an-éadomhain ach dhá mhéadar nó níos lú," a dúirt Wen-Hua Zhang ó Ollscoil Yunnan agus Scoil Chéimithe Southwest United i Kunming, an tSín, a bhí i gceannas ar an staidéar. "Cuireann an obair seo i láthair an chéad bhailíochtú feidhme na gcealla gréine báite ag feidhmiú go praiticiúil ag doimhneacht uisce suas le thart ar 10 méadar, ag leathnú go mór raon feidhme a n-iarratas."
Chuaigh an fhoireann taighde, a chuimsigh taighdeoirí ó Institiúid Teicneolaíochta Chónaidhme na hEilvéise Lausanne (EPFL), i ngleic leis an dúshlán trí straitéis ábhair agus gléas a bhí dírithe ar chealla gréine leathanbhearnacha perovskite.
Leathanbhearna Perovskites: Tiúnadh le haghaidh Solas Faoi Uisce
D'fhostaigh na taighdeoirí perovskites hailíde luaidhe le bandgap de thart ar 1.96 eV, deartha go sonrach chun ionsú an speictream solais gorm-go-oráiste go bhfuil ceannasach ag doimhneachtaí de 5 go 10 méadar. Príomh-nuálaíocht ab ea tabhairt isteach hidreaclóiríd polyhexamethylene guanidine (PHMG) mar bhreiseán criostalaithe. Modhnaíonn an breiseán seo leibhéil fuinnimh laistigh den ábhar perovskite, cuireann sé faoi chois imirce ian hailíde, laghdaítear dlús lochtanna, agus cuireann sé fachtóirí ríthábhachtacha cobhsaíochta laitíse le haghaidh oibriú buan faoi uisce.
Chun feidhmíocht gléas a mheas go cruinn faoi choinníollacha báite, d'fhorbair an fhoireann córas saotharlainne saincheaptha atá feistithe le scagairí optúla oiriúnaithe chun soilsiú faoi uisce ag doimhneachtaí éagsúla a insamhladh.
Méadrachtaí Feidhmíochta Dréachtacha
Bhí na torthaí iontach. Faoi soilsiú insamhladh 10-méadar-domhain, bhain na cealla gréine perovskite báite éifeachtacht chomhshó cumhachta de 34.71%. Faoi soilsiú gréine caighdeánach AM 1.5G, shroich na cealla éifeachtacht 17.08%, agus na feistí is fearr deimhnithe ag 16.79%.
Bhí torthaí na tástála cobhsaíochta chomh dóchasach céanna. Fuarthas amach gur choinnigh painéil ghréine a stóráiltear i mbosca glove a líonadh le nítrigin ar feadh 300 lá ag teocht an tseomra thart ar 96% dá n-éifeachtúlacht tosaigh. Ina theannta sin, níor aimsíodh aon mheath tar éis 1,160 uair an chloig de bheith ag obair i gcoinníollacha insamhlaithe a dhéanann aithris ar an scéal ag doimhneacht 10 m. Ina theannta sin, trí thástálacha luathaithe aosaithe measadh gurbh ionann saolré T80 agus 48,094 uair (nó timpeall 5.49 bliain) ag 25 céim i dtimpeallacht insamhlaithe faoi uisce.
Ón tSaotharlann go Muir na Síne Theas
D'aistrigh an fhoireann ó bhailíochtú saotharlainne go staidéir allamuigh. D'ullmhaigh siad modúil fótavoltach perovskite mór-limistéar agus rinne siad iad a chomhtháthú le róbataic faoi uisce. Rinneadh tástáil ar na córais ag 2, 6, agus 10 méadar in uiscí Oileáin Weizhou i Muir na Síne Theas.
Dheimhnigh na torthaí a fuarthas sa réimse iad siúd ó staidéir saotharlainne le cruinneas ard. Mar gheall ar an doimhneacht bhíothas in ann leictreachas a fháil arbh ionann é agus 1,416 mWh ag 2 mhéadar ar feadh an fhráma ama 2 uair an chloig. Ag 6 mhéadar thit an líon sin go 752 mWh, agus níos faide go 324 mWh ar fad 10 méadar - go leor chun cadhnraí litiam-ian agus soilse cumhachta a mhuirearú.
"Is é an rud is mó a chuir iontas orainn ná an oiread fuinnimh leictreach a bhí inár modúil limistéar mór a ghintear faoi choinníollacha an domhain fíor ag doimhneacht uisce 10 méadar ar feadh dhá uair an chloig," a dúirt Zhang. "Ina theannta sin, tá scálú bainte amach againn ó chealla saotharlainne limistéar beag go modúil mórmhéide. Soláthraíonn an teaglaim de na himscrúduithe saotharlainne agus na turgnaimh in-réimse fianaise láidir maidir le feidhmiú fótavoltach faoi uisce."
Conair i dtreo Fuinneamh Mara Féinchothaithe
Cruthaíonn an fionnachtain seo iarmhairtí móra ar fud réimsí éagsúla. D’fhéadfadh cealla gréine báite san uisce a bheith ina bhfoinse fuinnimh neamhspleách d’uirlisí báite in uisce atá i gceannas ar mhonatóireacht a dhéanamh ar dhobharshaothrú, ar chórais chumarsáide, ar shoithí uathrialacha faoi uisce, agus ar cheamaraí. De réir Zhang, féadfaidh feistí gréine báite ligean do fhomhuireáin agus feithiclí uathrialacha faoi uisce achair i bhfad níos faide agus misin níos faide a bhaint amach ná mar atá anois.
Thacaigh Scoláire Yunling ó Chúige Yunnan agus Fondúireacht Náisiúnta Eolaíochta Nádúrtha na Síne leis an staidéar. Tá sé beartaithe ag foireann Zhang leanúint ar aghaidh ag tástáil cealla gréine perovskite ag doimhneachtaí uisce níos doimhne, ag imscrúdú teorainneacha oibríochta na bhfótavoltach faoi uisce, agus ag bunú prótacail tástála caighdeánaithe don réimse seo atá ag teacht chun cinn.
Ós rud é go bhfeictear go bhfuil os cionn 70 % de dhromchla an phláinéid déanta as uisce, osclaíonn eastóscadh fuinneamh na gréine i bhfolach faoin bhfarraige bealach ollmhór do tháirgeadh fuinnimh ghlais nach féidir a thuar. Mar sin féin, tá na saincheisteanna atá fágtha cosúil le bith-salú agus tionchair fhadtéarmacha ar éiceolaíocht mhuirí fós le réiteach, ach tá léiriú rathúil cealla gréine éifeachtacha faoi uisce ag 10 méadar ina chloch mhíle thar a bheith tábhachtach i dtreo córais fuinnimh mhara féin-leordhóthanach a chruthú.
