北京
2026年9月，云南大学材料与能源学院张文华教授团队在《焦耳》（Joule）期刊发表了一项引人注目的研究成果：他们研制的钙钛矿太阳能电池在南海涠洲岛附近海域10米深处成功发电，点亮了LED灯板，还为锂电池充上了电。
更让人意外的是数据。实验室模拟测试显示，这款电池在标准陆地光照条件下的转换效率约为17.08%，而在模拟10米水下光谱的条件下，效率飙升至34.71%，几乎是陆地表现的两倍。
水下光伏的效率反超，究竟是怎么发生的？
被海水“筛选”过的阳光
要理解这个结果，先得明白阳光入水后发生了什么。
阳光射入海水并非均匀衰减。波长超过630纳米的红光和红外光被海水迅速吸收，到达一定深度后基本消失殆尽。继续下潜的光线，主要是400至600纳米波段的蓝绿光。
这个光谱变化，恰恰与钙钛矿材料的“胃口”对上了。研究团队没有沿用主流的硅基电池，而是选用了铅卤化物钙钛矿材料，并在制备过程中掺入一种聚合物添加剂，让电池能更充分地吸收蓝绿光。
换句话说，海水替电池做了一次“光谱筛选”，把钙钛矿不擅长利用的红光滤掉了，留下的是它最擅长转化的蓝绿光。这才有了水下效率反超陆地的结果。
从实验室到真实海域
实验室里的好结果，不等于大海里能站住脚。
团队把一块115平方厘米的电池组件分别放置到2米、6米和10米三个深度进行现场测试。连续发电两小时的结果是：2米深处产出1416毫瓦时，6米深处752毫瓦时，10米深处324毫瓦时。发电量随深度递减，符合阳光在水中逐层衰减的规律。即便在10米深的“蓝绿色暮光”中，电池依然保持着稳定输出。
这个测试的意义，在于它发生在开放海域而非实验室水槽。此前关于水下太阳能电池的研究，几乎都局限在2米以内的极浅水域。张文华坦言，这种情况“远远无法满足实际应用的要求”。
钙钛矿的“水下生存术”
钙钛矿材料有个众所周知的软肋：怕水，怕潮，在陆地上用不到一年性能就明显衰退。
但在这次测试中，情况出现了反转。实验室加速老化测试显示，在25摄氏度的水下环境中，电池效率衰减到初始值80%所需的时间约为5.5年。张文华解释，深海相对更低的温度和较弱的光照，反而延缓了钙钛矿材料的降解速度。
当然，这并不意味着问题已经解决。海水腐蚀、洋流干扰、贝类藻类附着在电池表面遮挡阳光，这些都是真实存在的挑战。行业目前还缺乏统一的水下光伏标准化测试协议，张文华本人也在呼吁建立这样的标准。
水下光伏能干什么？
这项技术如果走向成熟，首先受益的可能是那些长期“住”在海底的设备。
海底传感器、摄像头、通信节点，目前大多依赖电池供电或漫长电缆。更换电池和维护线路的成本极高。水下光伏提供了一种“就地取电”的思路。对潜艇和自主水下航行器而言，辅助能源意味着更长的续航时间和任务窗口。
从更宏观的视角看，水下光伏与海上光伏是两个不同的概念。当前产业界讨论的“海上光伏”，主要指漂浮在水面的光伏系统，而水下光伏则是将电池沉入一定深度。后者的优势在于：不占用海面空间，不与航运、渔业产生视觉冲突，同时利用海水的冷却作用来提升电池效率。
学术研究也在为这个方向提供更多理论支撑。一项发表在《美国科学院院刊》（PNAS）的研究指出，柔性太阳能电池在2米到50米深度范围内，通过优化曲率设计，可以比平面电池多产出9.4%到15.9%的能量。另一项理论研究则预测，匹配不同带隙的钙钛矿电池可以在海水不同深度实现适配，50米深处的模拟效率甚至可超过60%。
离工程化还有多远
需要清醒看待的是，目前公开的水下光伏实测数据仍然极少。云南大学团队的成果是“首次在约10米深度完成开放海域的实际应用验证”，这个“首次”本身就说明了领域的早期阶段。
挑战集中在几个方面：封装材料能否在长期海水浸泡中保持可靠，抗生物附着技术能否有效延长维护周期，以及整套系统的成本能否降到可接受的水平。这些问题的答案，需要比两小时更长的实测周期、比一块组件更大的规模来回答。
海洋占据了地球表面的71%。在陆上光伏用地日益紧张的背景下，向海洋要能源空间是一个合乎逻辑的方向。水下光伏的价值，或许不在于替代陆上电站，而在于为那些“本来就该在水下工作”的设备，提供一种不需要上岸充电的电力来源。这个定位本身，已经足够有意义。
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