中国云南大学团队在南海10米水深验证水下太阳能电池

云南大学（Yunnan University）与西南联合研究生院（Southwest United Graduate School）的研究人员展示了一种可在南海10米（33英尺）水深运行的功能性水下太阳能电池，并在约10米水深实际运行中完成功能验证。该技术预计连续运行寿命约5.5年，有望为偏远海洋系统提供可靠、长期的电源；研究表明，水下光伏未来可为水下传感器、摄像头和通信系统提供可行电源。

这一成果打破了此前的极限。早前水下太阳能收集尝试止步于不到两米深的浅水区，那里阳光仍然充足，但实际应用稀少。研究作者张文华（Wen-Hua Zhang）表示，关于水下太阳能电池的研究报道极少，且都聚焦于仅两米或更浅的极浅水域，这种情形远不能满足实际应用需求；这项工作首次对水下太阳能电池在约10米水深实际运行进行了功能验证，拓宽了其应用范围。

标准商用硅太阳能电池为捕获广泛的陆地阳光而设计，尤其面向红光/红外光，但在水下会损失大部分效率。水下阳光强度迅速衰减，使水下太阳能电池难以收集能量，也给水产养殖等海洋监测应用带来障碍。张文华团队为此设计宽禁带太阳能电池，优化捕获最能穿透海水的蓝光到橙光波长。通过捕获波浪下方的环境光，水下太阳能电池为海洋技术长期存在的供电限制提供了一种解决方案。

在10米水深，这些电池仅用两小时就发电324毫瓦时（mWh），足以给标准锂离子电池充电。该电池可为远离海岸线的环境传感器、监控摄像头和通信硬件提供自维持电源，免去昂贵的线缆连接和频繁更换电池。

在模拟条件下测试时，这些专用电池表现出耐久性：储存300天后仍保持约96%的效率。原型电池在南海涠洲岛附近模拟10米水深中运行1,160小时，几乎没有衰减。张文华指出，大面积组件在真实条件下、10米水深中仅两小时就产生如此多电能，这一点最令团队意外。他还表示，团队实现了从小面积实验室电池到大型组件的放大；实验室研究与现场实验相结合，为水下光伏运行提供了有力证据。

后续应用仍面临挑战：电池必须兼具高耐久性和清澈透光性，才能长期保持有效；水下太阳能部署还需克服腐蚀性盐分、高压和进水等极端条件。接下来，团队计划向更深处、更黑暗的水域推进，测试太阳能技术能下探到多深，同时为水下光伏标准化测试协议奠定基础。

这项研究发表在《焦耳》（Joule）期刊上。