Oltre ai tradizionali impieghi dei pannelli fotovoltaici sui tetti e negli edifici integrati (BIPV), i dispositivi fotovoltaici (PV) trovano applicazioni anche in contesti come l’agrivoltaico, lo spazio e gli ambienti interni. Tuttavia, l’ambiente subacqueo (UW) rimane in gran parte inesplorato. Al di sotto dei 50 metri, lo spettro solare cambia drasticamente, lasciando passare solo la luce blu-verde (400–600 nm). Le celle solari a perovskite, note per le loro elevate efficienze di conversione e per i bandgap regolabili, offrono un potenziale interessante per questo tipo di ambiente. Inizialmente, sono state condotte simulazioni per confrontare l’intensità della radiazione solare tramite tre modelli, ciascuno basato su un diverso corpo idrico, fino a una profondità di 10 metri.
È stato analizzato l’andamento delle prestazioni teoriche massime, considerando un intervallo di bandgap del materiale assorbitore tra 1,5 e 3 eV, in funzione della profondità. Per questo studio pionieristico, è stata scelta una perovskite a bandgap ampio, basata su FaPbBr₃, per operare sott’acqua. I risultati sono stati ottenuti attraverso uno studio che include fabbricazione, incapsulamento e misurazioni subacquee. Un test di immersione in acqua salata della durata di 10 giorni, condotto su un dispositivo danneggiato, ha confermato un rilascio minimo di piombo, rispettando rigorosi standard legali per l’acqua potabile.
Le prestazioni fotovoltaiche sono state valutate sott’acqua, dimostrando un’efficienza di conversione migliore quando il dispositivo è immerso nei primi cm di profondità rispetto a quando è esposto in superficie. Questo miglioramento è attribuibile alle proprietà ottiche e di raffreddamento dell’acqua.
Questo lavoro apre nuove frontiere di esplorazione, sia per le perovskiti — tradizionalmente considerate inadatti ad ambienti umidi — sia per il crescente utilizzo umano dell’ambiente subacqueo, che sta assistendo allo sviluppo di attività come l’invecchiamento del vino e la coltivazione di piante.
Lo studio è stato condotto da ricercatori di CNR-ISM in collaborazione con ricercatori dell'Università di Tor Vergata, della compagnia BeDimensional SPA e del CNR-IPCF di Messina.