Une équipe de l'Université du Yunnan en Chine valide des cellules solaires sous-marines à 10 mètres de profondeur en mer de Chine méridionale

fr.wedoany.com Rapport : Des chercheurs de l'Université du Yunnan (Yunnan University) et de la Southwest United Graduate School ont présenté une cellule solaire sous-marine fonctionnelle capable de fonctionner à 10 mètres (33 pieds) de profondeur en mer de Chine méridionale, et ont achevé la validation fonctionnelle en conditions réelles à environ 10 mètres de profondeur. Cette technologie devrait offrir une durée de vie en fonctionnement continu d'environ 5,5 ans et pourrait fournir une alimentation fiable et durable aux systèmes marins isolés ; les recherches montrent que le photovoltaïque sous-marin pourrait à l'avenir fournir une source d'alimentation viable aux capteurs, caméras et systèmes de communication sous-marins.

Ce résultat repousse les limites précédentes. Les premières tentatives de collecte d'énergie solaire sous-marine s'arrêtaient à des eaux peu profondes de moins de deux mètres, où la lumière du soleil reste abondante mais les applications réelles rares. L'auteur de l'étude, Zhang Wen-Hua (Wen-Hua Zhang), a déclaré que les rapports de recherche sur les cellules solaires sous-marines sont très peu nombreux et se concentrent tous sur des eaux extrêmement peu profondes de seulement deux mètres ou moins, une situation qui est loin de répondre aux besoins des applications réelles ; ce travail constitue la première validation fonctionnelle du fonctionnement réel de cellules solaires sous-marines à environ 10 mètres de profondeur, élargissant leur champ d'application.

Les cellules solaires en silicium commerciales standard sont conçues pour capturer une large gamme de lumière solaire terrestre, en particulier la lumière rouge/infrarouge, mais perdent la majeure partie de leur efficacité sous l'eau. L'intensité de la lumière solaire sous-marine diminue rapidement, ce qui rend difficile la collecte d'énergie par les cellules solaires sous-marines et entrave les applications de surveillance marine telles que l'aquaculture. L'équipe de Zhang Wen-Hua a donc conçu des cellules solaires à large bande interdite, optimisées pour capturer les longueurs d'onde allant du bleu à l'orange, qui pénètrent le mieux dans l'eau de mer. En captant la lumière ambiante sous les vagues, les cellules solaires sous-marines offrent une solution à la limitation d'alimentation de longue date des technologies marines.

À 10 mètres de profondeur, ces cellules ont produit 324 milliwattheures (mWh) en seulement deux heures, suffisamment pour charger une batterie lithium-ion standard. Cette cellule peut fournir une alimentation autonome aux capteurs environnementaux, aux caméras de surveillance et aux équipements de communication éloignés du littoral, éliminant ainsi les connexions par câbles coûteuses et le remplacement fréquent des batteries.

Lors de tests en conditions simulées, ces cellules spécialisées ont fait preuve de durabilité : elles conservaient environ 96 % de leur efficacité après 300 jours de stockage. Le prototype de cellule a fonctionné 1 160 heures à une profondeur simulée de 10 mètres près de l'île de Weizhou en mer de Chine méridionale, avec une dégradation quasi nulle. Zhang Wen-Hua a souligné que ce qui a le plus surpris l'équipe, c'est qu'un module de grande surface ait produit autant d'énergie en seulement deux heures dans des conditions réelles, à 10 mètres de profondeur. Il a également indiqué que l'équipe avait réussi la mise à l'échelle depuis des cellules de laboratoire de petite surface vers de grands modules ; la combinaison de recherches en laboratoire et d'expériences sur le terrain fournit des preuves solides du fonctionnement du photovoltaïque sous-marin.

Les applications ultérieures restent confrontées à des défis : les cellules doivent à la fois être très durables et transparentes pour rester efficaces à long terme ; le déploiement du solaire sous-marin doit également surmonter des conditions extrêmes telles que les sels corrosifs, la haute pression et les infiltrations d'eau. Ensuite, l'équipe prévoit de progresser vers des eaux plus profondes et plus sombres, de tester jusqu'à quelle profondeur la technologie solaire peut descendre, tout en jetant les bases de protocoles de test standardisés pour le photovoltaïque sous-marin.

Cette recherche a été publiée dans la revue Joule.