La ricerca esplora nuove soluzioni per alimentare sensori e piccoli robot immersi, studiando materiali, durata e sicurezza ambientale. Un contributo arriva dall’Italia, dove si sperimentano dispositivi capaci di sfruttare la luce che attraversa l’acqua
La luce del sole può ricaricare una batteria anche a dieci metri sotto la superficie del mare. Lo ha dimostrato un gruppo di ricercatori nel Mar Cinese Meridionale, sperimentando celle fotovoltaiche progettate per lavorare in immersione. Il test, raccontato in uno studio pubblicato su Joule nel settembre 2026, apre nuove possibilità per alimentare gli strumenti che osservano gli ambienti marini, spesso difficili da raggiungere per la manutenzione.
Un sensore che misura le condizioni del mare, per esempio, deve poter raccogliere dati e comunicarli per tutta la durata della sua missione. Produrre elettricità sul posto potrebbe prolungarne l’autonomia, riducendo gli interventi necessari per sostituire o ricaricare le batterie. È soprattutto a queste esigenze che guarda il fotovoltaico sottomarino, con applicazioni pensate per dispositivi dai consumi contenuti.
Come si raccoglie la luce sott’acqua
Con l’aumentare della profondità, la luminosità diminuisce e i colori cambiano. L’acqua assorbe e disperde la radiazione solare: la luce rossa e quella infrarossa vengono assorbite presto, il blu e il verde penetrano più in profondità, soprattutto nelle acque limpide.
Questa “selezione naturale” orienta la scelta dei materiali. Una cella progettata per un tetto sfrutta una luce diversa da quella disponibile in immersione. Fra i materiali studiati ci sono le perovskiti, una famiglia di composti le cui proprietà possono essere modificate per assorbire determinate porzioni della luce. La loro sensibilità all’umidità richiede però un involucro capace di proteggerle lasciando passare i raggi solari.
L’esperimento a dieci metri di profondità
Il gruppo guidato dal ricercatore Wen-Hua Zhang, dell’Università dello Yunnan, in Cina, ha lavorato proprio su celle in perovskite, ricreando in laboratorio l’illuminazione disponibile a diverse profondità attraverso un sistema di filtri ottici.
I ricercatori hanno poi integrato i moduli con piccoli robot subacquei e li hanno sperimentati al largo delle isole Weizhou. Durante una prova di due ore, a dieci metri di profondità, il sistema ha generato 324 milliwattora di elettricità, accumulata nelle batterie.
I risultati di laboratorio hanno consentito agli autori di stimare una vita operativa di circa cinque anni e mezzo, da verificare con osservazioni prolungate in mare. Il gruppo intende inoltre sperimentare a profondità maggiori e sviluppare protocolli di prova condivisi, utili per confrontare le prestazioni delle diverse soluzioni.
Il contributo italiano e la protezione dell’ambiente
Nel luglio 2025 il Consiglio nazionale delle ricerche ha presentato un lavoro sul fotovoltaico subacqueo, realizzato con l’Università di Roma Tor Vergata e BeDimensional.
Lo studio su Energy & Environmental Materials, pubblicato nel giugno 2025, ha seguito l’intero percorso dalla fabbricazione delle celle alla loro protezione e misurazione. Le prove sono state condotte a pochi centimetri dalla superficie, dove l’efficienza è migliorata grazie alle proprietà ottiche dell’acqua e al suo effetto di raffreddamento. Le condizioni fino a dieci metri sono state invece analizzate attraverso simulazioni.
Il lavoro ha affrontato anche la sicurezza dei materiali, dato che le celle utilizzate contengono piombo. Dopo dieci giorni in acqua salata, anche un dispositivo danneggiato ha mostrato un rilascio limitato di piombo, grazie al rivestimento protettivo che è stato adottato. Un primo risultato che richiede ulteriori verifiche per valutare la compatibilità con gli ecosistemi marini.
Celle flessibili e superfici libere dalle alghe
Alla scelta dei materiali si aggiunge quella della forma. Uno studio pubblicato nell’aprile 2025 su PNAS, la rivista scientifica dell’Accademia nazionale delle scienze degli Stati Uniti, ha combinato modelli teorici ed esperimenti per valutare celle flessibili e curve, adattabili alle superfici dei veicoli subacquei. Queste geometrie possono favorire la raccolta della luce durante la giornata.
La permanenza in mare introduce inoltre un problema familiare a chi osserva gli oggetti lasciati in acqua: con il tempo si ricoprono di alghe e altri organismi. Su una superficie fotovoltaica, questa patina può compromettere la produzione di elettricità. La Technical University of Denmark, proprio per ridurre al massimo le conseguenze di questi problemi, ha ideato un rivestimento trasparente capace di contrastare tali incrostazioni fino a tre mesi senza pulizia meccanica.