चीन ने खुले समुद्र में 10 मीटर की गहराई पर पहले व्यावहारिक सबमरीन सोलर पावर प्लांट का परीक्षण किया।

वैज्ञानिकों ने दुनिया के पहले टेस्ट में लेड हैलाइड पेरोव्स्काइट सोलर सेल का इस्तेमाल करके बैटरी चार्ज की और LED को पावर दी।

एक बड़ी कामयाबी में, जो भविष्य में पानी के नीचे होने वाले कामों को पावर दे सकती है, चीनी वैज्ञानिकों ने दुनिया का पहला सबमरीन सोलर फ़ार्म बनाया और टेस्ट किया है। उन्होंने खुले समुद्र में 10 मीटर (33 फ़ीट) की गहराई पर पेरोव्स्काइट-बेस्ड फोटोवोल्टिक सिस्टम को सफलतापूर्वक चलाया।

पानी के नीचे लगे इस सोलर सिस्टम ने बैटरी चार्ज की और LED पैनल को पावर दी, जिससे यह साबित हुआ कि समुद्र की हल्की नीली-हरी रोशनी में भी सोलर एनर्जी का इस्तेमाल किया जा सकता है।

युन्नान यूनिवर्सिटी की टीम की यह कामयाबी 11 सितंबर को 'जूल' (Joule) जर्नल में छपी। इसने एक पुरानी मुश्किल को हल किया है: पानी के नीचे सूरज की रोशनी तेज़ी से कम हो जाती है, और आम सिलिकॉन सोलर सेल बची हुई सीमित रोशनी (स्पेक्ट्रम) के लिए सही नहीं होते।

सतह से 10 मीटर नीचे, सूरज की रोशनी का सिर्फ़ 10 प्रतिशत हिस्सा ही पहुँच पाता है। और लाल रोशनी, जिसमें सिलिकॉन सेल सबसे अच्छा काम करते हैं, लगभग पूरी तरह से सोख ली जाती है।

रिसर्चर ने लगभग 1.96 eV के वाइड बैंड गैप वाले लेड हैलाइड पेरोव्स्काइट सोलर सेल चुने, जो पानी के नीचे मौजूद नीली-हरी रोशनी के हिसाब से सही थे। पेरोव्स्काइट को एडजस्ट किया जा सकता है और ये कम रोशनी में बेहतर काम करते हैं। लेकिन समुद्री पानी में, जंग, दबाव, पैकेजिंग की दिक्कतों और लेड के लीक होने की संभावना के कारण ये अस्थिर हो सकते हैं।

इस समस्या को हल करने के लिए, टीम ने समुद्री पानी में सेल को ज़्यादा स्थिर बनाने के लिए क्रिस्टलाइज़ेशन एडिटिव के तौर पर पॉलीहेक्सामेथिलीन गुआनिडीन हाइड्रोक्लोराइड (PHMG) मिलाया।

युन्नान यूनिवर्सिटी के वेन-हुआ झांग ने 'सेल प्रेस' की एक रिपोर्ट में कहा, "पानी के नीचे इस्तेमाल होने वाले पिछले सोलर सेल सिर्फ़ 2 मीटर या उससे कम उथली गहराई पर काम करते थे, जो असल इस्तेमाल के हिसाब से सही नहीं थे।" "यह काम पानी के नीचे लगभग 10 मीटर तक की गहराई पर असल में काम करने वाले सोलर सेल का पहला सफल टेस्ट है।"

लैब में किए गए टेस्ट में, जहाँ 10 मीटर की गहराई जैसी रोशनी का माहौल बनाया गया था, 0.0895 वर्ग सेंटीमीटर साइज़ के एक छोटे सेल ने 34.71 प्रतिशत की पावर कन्वर्ज़न एफ़िशिएंसी (PCE) हासिल की। ​​28.79 वर्ग सेंटीमीटर साइज़ के एक बड़े मॉड्यूल ने 29.40 प्रतिशत एफ़िशिएंसी हासिल की, जिससे पता चला कि कम रोशनी का भी अच्छे से इस्तेमाल किया जा सकता है।

इस काम की एक खास बात इसकी मज़बूती (ड्यूरेबिलिटी) थी। टीम ने पेरोव्स्काइट सोलर सेल्स को मल्टीलेयर एनकैप्सुलेशन (कई परतों वाली सुरक्षा) दी – जो वॉटरप्रूफ, दबाव-रोधी और जंग-रोधी कवच ​​का काम करती है – इसके लिए ब्यूटाइल रबर और कवर ग्लास का इस्तेमाल किया गया और सबसे ऊपर पारदर्शी एपॉक्सी रेज़िन की बाहरी सुरक्षात्मक परत लगाई गई। 

चीन ऊर्जा की समस्याओं को हल करने के लिए पानी के नीचे डेटा सेंटर का परीक्षण कर रहा है। नकली समुद्री पानी में, इस खास तरह से पैक किए गए डिवाइस ने 10 मीटर की गहराई पर रोशनी में लगातार 1,000 घंटे तक डूबे रहने के बाद भी अपनी शुरुआती PCE (पावर कन्वर्ज़न क्षमता) का 99.58 प्रतिशत बनाए रखा।

आगे की गणनाओं से पता चलता है कि 25 डिग्री सेल्सियस (77 फ़ारेनहाइट) तापमान पर और पानी के नीचे 10 मीटर की गहराई जैसी रोशनी की स्थिति में, सेल की T80 लाइफटाइम 48,094 घंटे थी। इसका मतलब है कि लगभग 5½ साल बाद भी यह अपने आउटपुट का 80 प्रतिशत बनाए रख सकता था।

टीम ने दक्षिण चीन सागर में वेइझोउ द्वीप के पास पानी के नीचे असली परीक्षण भी किए। उन्होंने पेरोव्स्काइट सोलर सेल को पानी के नीचे चलने वाले रोबोट के साथ जोड़ा, जो लिथियम-आयन बैटरी को चार्ज करने के लिए पेरोव्स्काइट सोलर मॉड्यूल को 2, 6 और 10 मीटर की गहराई तक ले गया।

दो घंटे की रोशनी में, सिस्टम ने 2 मीटर की गहराई पर 1,416 mWh, 6 मीटर पर 752 mWh और 10 मीटर पर 324 mWh ऊर्जा चार्ज की। इसने सफलतापूर्वक एक LED पैनल को जलाया।

झांग ने कहा, "इसके अलावा, हमने छोटे आकार के प्रयोगशाला सेल से बड़े आकार के मॉड्यूल बनाने में सफलता हासिल की है।" "प्रयोगशाला में की गई जांच और फील्ड में किए गए प्रयोगों का संयोजन पानी के नीचे फोटोवोल्टिक्स (सौर ऊर्जा तकनीक) के संचालन के लिए मजबूत सबूत देता है।"

यह काम पेरोव्स्काइट (जिन्हें पारंपरिक रूप से नमी वाले वातावरण के लिए अनुपयुक्त माना जाता है) और पानी के नीचे की उस दुनिया, जहाँ इंसानों की मौजूदगी बढ़ रही है, दोनों के लिए नई संभावनाएं खोलता है।

इस तकनीक का इस्तेमाल पानी के नीचे सेंसर, डिटेक्टर, कैमरे, संचार प्रणाली, पानी के नीचे चलने वाले रोबोट और सबमर्सिबल में किया जा सकता है, जहाँ यह लंबे समय तक चलने वाले पावर नोड के रूप में काम कर सकती है।

लेखक ने पेपर में कहा, "यह काम पानी के नीचे के वातावरण में पेरोव्स्काइट फोटोवोल्टिक्स के व्यावहारिक इस्तेमाल का रास्ता साफ करता है, और खुद से चलने वाले समुद्री ऊर्जा सिस्टम और बिना इंसानी मदद के चलने वाले पानी के नीचे के डिवाइस की दिशा में एक उम्मीद भरा रास्ता दिखाता है।"