Schéma de principe des cellules solaires pérovskites immergées pour applications sous-marines. Crédit : Simin Ma, Université du Yunnan
Des scientifiques ont repoussé les limites des cellules solaires en démontrant leur fonctionnement à 10 mètres de profondeur dans la mer de Chine méridionale. L’étude, publiée le 11 septembre dans la revue Joule, a révélé que ces cellules pouvaient produire 324 milliwattheures d’électricité en deux heures d’éclairage sous-marin et fonctionner en continu à 10 mètres de profondeur pendant environ 5,5 ans. Ces résultats suggèrent que les cellules solaires sous-marines pourraient alimenter des capteurs, des caméras et des systèmes de communication immergés, loin des côtes.
« Très peu d’études ont été publiées sur les cellules solaires sous-marines, et toutes se concentrent sur des profondeurs d’eau très faibles, de deux mètres ou moins seulement, un scénario loin de répondre aux exigences des applications pratiques », explique Wen-Hua Zhang, auteur de l’étude et professeur à l’Université du Yunnan et à la Southwest United Graduate School de Kunming, en Chine.
« Ces travaux présentent la première validation fonctionnelle de cellules solaires immergées fonctionnant concrètement à une profondeur d’eau allant jusqu’à environ 10 mètres, élargissant considérablement leur champ d’application. »
Simuler la lumière sous la surface
Si les cellules solaires alimentent depuis longtemps les technologies terrestres, les chercheurs peinent à capter l’énergie solaire sous l’eau pour le suivi de l’aquaculture et d’autres applications, car l’intensité du rayonnement solaire diminue rapidement sur de courtes distances. Pour surmonter cet obstacle, l’équipe de Zhang a d’abord mis au point un système de laboratoire sur mesure, doté de filtres optiques adaptés, afin de simuler l’éclairage sous-marin à différentes profondeurs.
Lors d’expériences en laboratoire, les chercheurs ont déterminé que les cellules solaires immergées qu’ils avaient développées figuraient parmi les plus performantes, grâce à leur large bande interdite, une caractéristique leur permettant d’absorber la lumière bleue à orange. Après 300 jours de stockage dans une boîte à gants remplie d’azote, les cellules solaires ont conservé environ 96 % de leur rendement initial. Elles n’ont également montré quasiment aucune dégradation après 1 160 heures en conditions simulées à une profondeur de 10 mètres, ce qui témoigne d’une durabilité exceptionnelle sous l’eau.
Des modules de laboratoire aux essais en mer
L’équipe a ensuite intégré des cellules solaires en pérovskite à des robots sous-marins, les déployant à 10 mètres de profondeur au large des îles Weizhou, en mer de Chine méridionale, afin de tester leurs applications concrètes. Selon Zhang, les cellules ont démontré une stabilité opérationnelle à long terme « exceptionnelle ».
« Ce qui nous a le plus surpris, c’est la quantité d’énergie électrique que nos modules de grande surface ont générée dans des conditions réelles, à une profondeur d’eau de 10 mètres, pendant seulement deux heures », explique Zhang.
« De plus, nous sommes parvenus à passer de cellules de laboratoire de petite surface à des modules de grande taille », explique Zhang. « La combinaison des recherches en laboratoire et des expériences sur le terrain apporte des preuves solides du fonctionnement des cellules photovoltaïques sous-marines. »
Dans le cadre de recherches futures, l’équipe de Zhang prévoit de tester des cellules solaires à pérovskite à des profondeurs d’eau plus importantes, d’étudier la limite de fonctionnement des cellules solaires sous-marines et d’établir des protocoles de test standardisés pour le photovoltaïque sous-marin.
https://techxplore.com/news/2026-09-underwater-solar-cells-meters-ocean.html
