Un team dell’Università dello Yunnan ha testato in mare aperto celle solari progettate per la luce blu-verde. In laboratorio l’efficienza supera il 34%, ma il dato va letto con cautela. Analisi tecnica dello studio e degli impieghi futuri.
Portare un pannello fotovoltaico a 10 metri sott’acqua sembra un esercizio da laboratorio. Un gruppo di ricercatori cinesi lo ha fatto davvero e ha pubblicato i risultati l’11 settembre 2026 sulla rivista Joule. Lo studio è guidato da Wen-Hua Zhang, direttore della School of Materials and Energy dell’Università dello Yunnan. Hanno collaborato la Southwest United Graduate School, l’Istituto FJIRSM dell’Accademia Cinese delle Scienze e il Politecnico federale di Losanna (EPFL).
Il problema: l’acqua filtra la luce
Quando la luce solare entra in mare, l’acqua assorbe le lunghezze d’onda in modo selettivo. Infrarosso e rosso spariscono nei primi metri, mentre il blu e il verde, tra 400 e 600 nanometri, arrivano molto più in profondità. A 10 metri lo spettro è quindi stretto, spostato verso le alte energie e molto meno intenso rispetto alla superficie.
Le celle tradizionali non sono fatte per queste condizioni. Il silicio ha un band gap di circa 1,1 eV ed è pensato per sfruttare anche il vicino infrarosso, che sott’acqua non c’è. Inoltre i fotoni blu-verdi hanno un’energia di circa 2,1-3,1 eV, e una cella con band gap basso ne converte in elettricità solo una parte, disperdendo il resto in calore. Per questo il fotovoltaico subacqueo si era fermato finora a circa 2 metri di profondità.
La soluzione: perovskite a band gap largo
Il gruppo ha scelto una perovskite alogenuro di piombo con band gap di circa 1,96 eV, calibrato sulla finestra spettrale che sopravvive in acqua. È il vantaggio principale di questa famiglia di materiali: variando la composizione degli alogenuri si può adattare l’assorbimento allo spettro disponibile, cosa impossibile con silicio e tellururo di cadmio.
Il secondo elemento è un additivo, il cloruro di poliesametilene guanidina (PHMG), inserito in fase di fabbricazione. Secondo le fonti, migliora la cristallizzazione, riduce i difetti e le perdite per ricombinazione, contrasta la migrazione degli ioni alogenuro e sposta il materiale verso il carattere di tipo n, facilitando l’estrazione degli elettroni. Un articolo lo descrive anche come una barriera idrofoba contro l’acqua, ma questa funzione compare in una sola fonte e va verificata sul paper.
I numeri dell’efficienza
Le prestazioni sono state misurate con filtri ottici che riproducono lo spettro a 10 metri di profondità:
- Celle di piccola area: 34,71% di efficienza a 10 metri simulati.
- Moduli di area maggiore: 29,4% nelle stesse condizioni.
- Condizioni standard AM 1.5G (pieno sole in superficie): 17,08% misurato, con un valore certificato di 16,79%.
Un’efficienza più alta non equivale però a più energia. La percentuale indica quanta luce disponibile viene convertita, ma a 10 metri la luce disponibile è solo una piccola frazione di quella in superficie.
Il test in mare
La prova sul campo si è svolta al largo dell’isola di Weizhou, nel Mar Cinese Meridionale. I moduli, con una superficie attiva di 115 cm², erano montati su un robot subacqueo e sono stati testati a tre profondità per due ore ciascuna. L’energia prodotta ha caricato batterie al litio, che hanno poi alimentato un pannello LED.
Energia generata in due ore:
- 2 metri: 1.416 mWh
- 6 metri: 752 mWh
- 10 metri: 324 mWh
Da 2 a 10 metri la produzione cala di circa 4,4 volte. A 10 metri i 324 mWh corrispondono a una potenza media di circa 160 mW: adatta a sensori e strumenti a basso consumo, non a carichi di potenza. Secondo IEEE Spectrum, il risultato a 10 metri ha superato le previsioni da tre a sei volte.
Stabilità e durata
Con tracciamento del punto di massima potenza, le celle hanno funzionato per 1.160 ore alla profondità simulata di 10 metri senza degradazione significativa. Da questi dati gli autori stimano un T80 di 48.094 ore, circa 5,5 anni a 25 °C, cioè il tempo prima che l’efficienza scenda all’80% del valore iniziale. Si tratta di una proiezione ottenuta in condizioni simulate, non di una misura sul campo. Le celle hanno inoltre conservato circa il 96% dell’efficienza dopo 300 giorni di stoccaggio in atmosfera di azoto.
Impieghi futuri
Gli autori indicano come campi di applicazione i sensori subacquei per il monitoraggio ambientale e oceanografico, i veicoli sottomarini autonomi, le telecamere e i sistemi di comunicazione sommersi, l’IoT subacqueo, le stazioni di monitoraggio acustico e l’acquacoltura. IEEE Spectrum cita anche l’estensione dell’autonomia dei sottomarini. Zhang ha spiegato che l’obiettivo è superare il limite storico della breve autonomia delle batterie nei dispositivi subacquei.
Oltre le indicazioni dello studio, e quindi come scenari plausibili e non come risultati della ricerca, la stessa tecnologia potrebbe alimentare sensori di monitoraggio per strutture offshore come fondazioni eoliche, cavi e condotte sottomarine, o integrare stazioni di ricarica per veicoli autonomi. Il vantaggio sarebbe ridurre manutenzioni e sostituzioni di batterie in ambienti costosi da raggiungere.
Le sfide aperte
Zhang identifica tre ostacoli principali: il biofouling, cioè alghe e cirripedi che oscurano la superficie, i detriti galleggianti e la corrosione da acqua salata, che attacca gli strati protettivi. Le altre fonti aggiungono l’affidabilità dell’incapsulamento a lungo termine, la dipendenza dalla torbidità dell’acqua, le correnti, i costi e la dimostrazione di produzione su larga scala. Mancano inoltre protocolli di prova standard per il fotovoltaico subacqueo, e questo rende difficile confrontare i risultati di laboratori diversi.
Prossimi passi
Il gruppo sta già sperimentando a 20-30 metri di profondità. Prevede prove più lunghe in acqua reale, moduli di dimensioni maggiori e l’integrazione stabile nei veicoli autonomi, oltre alla definizione di protocolli di test condivisi.
Perché interessa anche chi installa fotovoltaico a terra
Nessuno si aspetta pannelli sommersi per produrre energia su larga scala. Il valore di questa ricerca è un altro: dimostra che, ottimizzando i materiali per lo spettro realmente disponibile, il fotovoltaico può ampliare i propri campi di applicazione. Lo stesso principio vale per l’innovazione nella riqualificazione energetica degli edifici, dove ogni progresso nella scienza dei materiali contribuisce, prima o poi, ad abbassare i costi e ad aprire nuove strade anche per il fotovoltaico di superficie che si installa ogni giorno.
Domande frequenti
1. I pannelli solari possono funzionare sott’acqua?
Sì, ma solo se sono progettati per lo spettro che arriva in profondità. A 10 metri restano soprattutto il blu e il verde, e le celle in perovskite dello studio, con band gap di circa 1,96 eV, sono tarate su quella luce. Hanno prodotto 324 milliwattora in due ore a 10 metri.
2. Perché l’efficienza è del 34,71% ma l’energia prodotta è così bassa?
L’efficienza misura la frazione di luce disponibile convertita in elettricità, non l’energia totale. A 10 metri la luce disponibile è una piccola parte di quella in superficie, quindi anche un’efficienza doppia rispetto a quella a terra (circa 17%) porta a una potenza media di circa 160 milliwatt sui 115 cm² testati. Basta per strumenti a basso consumo, non per carichi di potenza.
3. Quanto durano queste celle sott’acqua?
Gli autori stimano circa 5,5 anni prima che l’efficienza scenda all’80%. Il dato deriva da test simulati: le celle hanno funzionato 1.160 ore a 10 metri simulati senza degradazione significativa. La durata reale in mare va ancora verificata con prove più lunghe.
4. A che cosa potrebbero servire?
A sensori subacquei, veicoli sottomarini autonomi, telecamere, sistemi di comunicazione, infrastrutture IoT, stazioni di monitoraggio acustico e acquacoltura. L’obiettivo è ridurre la dipendenza dalle batterie, oggi ricaricate da superficie o sostituite.
5. Quali ostacoli restano prima di un impiego pratico?
Biofouling, detriti galleggianti, corrosione da acqua salata e affidabilità dell’incapsulamento a lungo termine. Mancano anche protocolli di test standard e la produzione su larga scala non è stata dimostrata. Il gruppo sta già sperimentando a 20-30 metri.
Fonti
- Studio originale: Wen-Hua Zhang et al., Joule, 11 settembre 2026, Università dello Yunnan (il paper non è stato consultato direttamente: i dati provengono dagli articoli che lo riportano)
- Underwater Solar Cells Capture Energy 10 Meters Deep – IEEE Spectrum
- Scientists Successfully Test Underwater Solar Cells 32 Feet Below The South China Sea – ScienceAlert
- Perovskite solar cells function 10 meters underwater – Perovskite-Info
- Scientists in China Test Solar Panels That Work Underwater 10 Meters Beneath the Sea – ZME Science
- Underwater solar cells reach 34.71% efficiency at 10 meters – Rinnovabili.net
- Underwater solar cells reach 10 meters deep – Context.ph
- Submerged Solar Cells Shown to Sustain Underwater Sensors at Depth – ECO Magazine
- Perovskite Solar Cells Generate Power 10 Meters Underwater – Techtroduce
- China Tested Solar Panels 32 Feet Underwater, And They Actually Worked – Indian Defence Review
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