高效太陽能燃料設備可存儲近5%太陽能

高效太陽能燃料設備可存儲近5%太陽能


德國研究人員已經在開發高成本效益及高效率太陽能燃料LED路燈設備方面取得一項突破，該設備可以氫氣的形式存儲將近5%的太陽能。　

　　人工光合作用，即利用光照將水分離為氫氣和氧氣的過程，可以使得太陽能以氫氣的形式存儲。氫氣可直接用作燃料，或者以甲烷的形式，或者是用燃料電池發電。

　　光陽極BiVO4中增加了少量的鎢原子，噴射至一片導電玻璃上，並鍍上了一層價格低廉的鈷有機磷酸鹽。基本上而言，我們實現了兩全其美。我們先用一種化學性質穩定且低成本的金屬氧化物加上一種硅基薄膜太陽能電池，然後，我們就創造出了一種高成本效益、高穩定性且高效的太陽能燃料設備。

　　此類研究的潛能極大。以德國為例，研究人員稱，太陽能發電性能為每平方米600瓦，那麼理論上而言，光照一小時，此類100平方米的系統可以氫氣的形式存儲3kWh的電能。隨後這些電能可以在夜間或者需要的時候使用。

　　更趨簡約的設計

　　該研發團隊采用了一種相對太陽能路燈簡單的硅基薄膜太陽能電池並添加金屬氧化物層。氧化物層太陽能庭園燈僅僅是與水接觸的電池片的一部分，並作為光陽極形成氧氣。同時，這有助於防止硅基電池的腐蝕。研究人員系統地檢查並優化了工藝，例如光吸收、電荷分離、水分子分解。據van de Krol透露， 當光陽極采用釩酸鉍制成，那麼太陽能轉為化學能的效率可以達到9%。采用鈷有機磷酸鹽，研發團隊成功大幅加快了氧氣形成的過程。太陽能設備

　　最大的挑戰

　　然而，據研究團隊表示，最大的挑戰在於將電荷與釩酸鉍分離開來。即使金屬氧化物廉價且性質穩定，但是電荷載體可以快速再結合，致使無法發生水裂解。Van de Krol和他的團隊們設法解決了這一問題，他們用一種非太陽能系統常特殊的方式在釩酸鉍薄膜中添加了鎢原子。

　　這創造了一種內部電場，可有助於防止電荷載體再結合。通過重復將不同的鎢噴射到玻璃上，從而創造出一種大約300納米厚的高效光敏化金屬氧化薄膜。

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