در یکی از قسمتهای کارتون «بردمن» ساخته هانا-باربرا، قهرمان داستان در حالی که سوار یک زیردریایی است، برای مبارزه با دکتر شارکِ شرور با مشکل روبهرو میشود، چون دیگر به انرژی خورشیدی برای شارژ قدرتهایش دسترسی ندارد. به همین دلیل، بردمن احتمالاً از سلولهای خورشیدی جدیدی که یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی سیمین ما در دانشگاه یوننان ساختهاند، استقبال میکرد؛ سلولهایی که برای تولید برق در زیر آب طراحی شدهاند.
سلولهای خورشیدی ساختهشده از پروسکایت بهجای سیلیکون، همیشه با مجموعهای از مزایا و معایب همراه هستند. این سلولها را میتوان با هزینه پایین تولید کرد، میتوان آنها را در شکلهای مختلفی مانند لایههای نازک، انعطافپذیر و شفاف ساخت و همچنین میتوانند بخش بسیار بیشتری از انرژی خورشیدی ورودی را به برق تبدیل کنند. مشکل اصلی این است که این مواد معمولاً خیلی سریعتر از سیلیکون تخریب میشوند.
رطوبت یکی از عوامل بسیار مخرب برای پروسکایتهاست و به همین دلیل شاید استفاده از آنها در پنل خورشیدی زیر آب انتخاب عجیبی به نظر برسد. اما این مواد یک ویژگی مهم دیگر هم دارند: میتوان ساختار آنها را طوری تنظیم کرد که با طول موجهای مختلف نور کار کنند. آب خیلی سریع طول موجهایی از نور را که پنلهای خورشیدی سیلیکونی جذب میکنند، مسدود میکند، اما یک سلول پروسکایتی که بهدرستی طراحی شده باشد، میتواند حتی در اعماق آبهای آبی نیز برق تولید کند. علاوه بر این، شدت نور کمتر و دمای پایینتر در زیر آب میتواند به افزایش طول عمر این سلولها کمک کند.
تنظیم پروسکایتها برای جذب طول موج موردنظر، تنها به تغییر برخی بخشهای شیمیایی آنها هنگام تولید نیاز دارد. بنابراین ساخت سلولی که بتواند نور موجود در چند متری زیر سطح آب را جذب کند، کار دشواری نبود. چالش اصلی، افزایش مقاومت و دوام این سلولها در محیط زیر آب بود.
پژوهشگران دریافتند که یک ماده افزودنی به نام «پلیهگزامتیلن گوانیدین هیدروکلراید» میتواند در این زمینه بسیار مؤثر باشد. این ماده از چند طریق به بهبود سلول کمک میکند. برای مثال، یک لایه دفعکننده آب در اطراف ماده ایجاد میکند. بخشی از این ترکیب نیز وارد ساختار بلوری پروسکایت میشود و به تشکیل بلورهای بزرگتر کمک میکند و مانع حرکت یونها در ساختار بلوری میشود. این ماده افزودنی در نتیجه برخی از روشهای معمول تخریب پروسکایت را محدود میکند و همزمان باعث بهبود عملکرد سلول خورشیدی در تولید برق میشود.
