近日，云南大學(Yunnan University)與西南聯合研究生院(Southwest United Graduate School)的研究人員展示了一種可在南海10米(33英尺)水深運行的功能性水下太陽能電池，并在約10米水深實際運行中完成功能驗證。該技術預計連續運行壽命約5.5年，有望為偏遠海洋系統提供可靠、長期的電源;研究表明，水下光伏未來可為水下傳感器、攝像頭和通信系統提供可行電源。

據了解，這一成果打破了此前的極限。早前水下太陽能收集嘗試止步于不到兩米深的淺水區，那里陽光仍然充足，但實際應用稀少。研究作者張文華(Wen-Hua Zhang)表示，關于水下太陽能電池的研究報道極少，且都聚焦于僅兩米或更淺的極淺水域，這種情形遠不能滿足實際應用需求;這項工作首次對水下太陽能電池在約10米水深實際運行進行了功能驗證，拓寬了其應用范圍。

標準商用硅太陽能電池為捕獲廣泛的陸地陽光而設計，尤其面向紅光/紅外光，但在水下會損失大部分效率。水下陽光強度迅速衰減，使水下太陽能電池難以收集能量，也給水產養殖等海洋監測應用帶來障礙。張文華團隊為此設計寬禁帶太陽能電池，優化捕獲最能穿透海水的藍光到橙光波長。通過捕獲波浪下方的環境光，水下太陽能電池為海洋技術長期存在的供電限制提供了一種解決方案。

在10米水深，這些電池僅用兩小時就發電324毫瓦時(mWh)，足以給標準鋰離子電池充電。該電池可為遠離海岸線的環境傳感器、監控攝像頭和通信硬件提供自維持電源，免去昂貴的線纜連接和頻繁更換電池。

據悉，在模擬條件下測試時，這些專用電池表現出耐久性：儲存300天后仍保持約96%的效率。原型電池在南海潿洲島附近模擬10米水深中運行1,160小時，幾乎沒有衰減。張文華指出，大面積組件在真實條件下、10米水深中僅兩小時就產生如此多電能，這一點最令團隊意外。他還表示，團隊實現了從小面積實驗室電池到大型組件的放大;實驗室研究與現場實驗相結合，為水下光伏運行提供了有力證據。

后續應用仍面臨挑戰：電池必須兼具高耐久性和清澈透光性，才能長期保持有效;水下太陽能部署還需克服腐蝕性鹽分、高壓和進水等極端條件。接下來，團隊計劃向更深處、更黑暗的水域推進，測試太陽能技術能下探到多深，同時為水下光伏標準化測試協議奠定基礎。

這項研究發表在《焦耳》(Joule)期刊上。