太陽能電池自立自強，成功誕下氫氣寶寶

材料牛注：活在當下的我們，環保意識深入人心，清潔能源大行其道。我們都知道，太陽能可以轉換為氫能儲存，但現有的方法成本較高，且持續時間不長。洛桑聯邦理工學院（EPFL）和瑞士電子與微技術中心（CSEM）的研究人員不用稀有金屬，只利用市售的太陽能電池設計出了一款穩定性更好、效率更高、成本更低的制氫裝置。下面，讓我們細看太陽能電池如何自立自強，誕下氫氣寶寶！

當太陽光不強烈時，我們如何儲存太陽能呢？其中一種解決方法是將其通過電解水轉化為氫氣儲能，它利用太陽能電池板所產生的電流從而將水分子電解成氫氣和氧氣。而清潔的氫氣可以被儲存起來以供日后使用，滿足我們的電力需求，甚至可以作為一種燃料使用。

但是，這項技術也有其需要改進的地方。盡管各種不同的制氫技術在實驗室階段都擁有可喜的成果，但在商業化及大規模使用階段，這些技術穩定性不高、成本昂貴，需要進一步研究改進。

洛桑聯邦理工學院（EPFL）和瑞士電子與微技術中心（CSEM）的研究人員將那些在工業上已被證明有效的部件組合形成了一個穩定有效的轉換體系。該裝置以三個相互關聯的新一代晶體硅太陽能連接到不依賴稀有金屬的電解系統為原型，將太陽能轉化為氫氣的效率高達14.2%，且在測試條件下連續運行時間已達100多個小時。該方法在穩定性、性能、壽命和成本效率等方面均遠超現有的制氫裝置，目前該項研究已在Journal of The Electrochemical Society上發表。

每年可供燃料電池汽車前行10000km以上

“在瑞士，一個12-14 m^2?的轉換系統每年產生并存儲的氫能，可供燃料電池汽車行駛超過10000km。”該項研究的發表者Christophe Ballif說道。在性能方面，不使用稀有金屬制氫技術也創下了硅太陽能電池的世界紀錄。此外，它還具有高水平的穩定性。

高壓電池為其一大亮點

這里的關鍵是利用大多數現有的組件，并基于異質結技術“混合”形成晶體硅太陽能電池。研究人員采用結晶硅層和非晶硅層交替形成夾層結構，帶來了更高的電壓。這意味著只要三種電池相互聯結，即可產生可用于發生電解的理想電壓。而該方法的電化學部分還需要一廣泛使用鎳基催化劑。

“而傳統的晶硅電池則需要四個電池相互聯結才能獲得相同的電壓，而這就是我們這一新方法的奇妙之處。”該項研究的共同作者——洛桑聯邦理工學院Miguel Modestino說道。

一個穩定且經濟可行的方法

當涉及到成本，性能和壽命方面，新系統是獨一無二的。“我們想開發一個可以在現有條件下工作的高性能系統。我們使用的異質結電池屬于晶體硅電池，約占太陽能電池板市場的90%，其研究歷經25年，是一個眾所周知且強大的技術。而且這也恰好覆蓋位于瑞士納沙泰爾的南側瑞士電子與微技術中心（CSEM）。”該論文的共同作者，CSEM研究員Jan-Willem Schüttauf說道。

研究人員使用標準的異質結電池來證明其觀念，而通過使用這種類型中最佳的太陽能電池，它們期望其性能達到16％以上。

原文鏈接：An Effective and Low-Cost Solution for Storing Solar Energy.

文獻鏈接：Solar-to-Hydrogen Production at 14.2% Efficiency with Silicon Photovoltaics and Earth-Abundant Electrocatalysts.

本文由編輯部楊洪期提供素材，應豆編譯，點我加入材料人編輯部。