瑞士研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)新高效且廉價(jià)的太陽(yáng)能電池
一般植物在光合作用中，它們的光能利用率只有1%左右。最近一個(gè)國(guó)際科研團(tuán)隊(duì)在最新一期美國(guó)《科學(xué)》雜志上撰文介紹了一種既高效又廉價(jià)利用太陽(yáng)能從水中獲取氫的方法。這種所謂的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池技術(shù)的光能利用率達(dá)到了12.3%。
氫因其高能量密度而被視為未來重要的能量載體。盡可能高效率地通過陽(yáng)光來獲取氫將解決在利用太陽(yáng)能的過程中存在的主要問題：氫只能在白天獲取，且難以儲(chǔ)存。
盡管把常規(guī)太陽(yáng)能電池與利用電能將水分解為氧氣和氫氣的電解器結(jié)合起來是有可能的，但成本過于昂貴。將太陽(yáng)能電池與電解器融合在一個(gè)部件內(nèi)的方法有望提高效率——正如《科學(xué)》雜志所描述的方法那樣。
瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的米夏埃爾·格雷策爾領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)稱，新式太陽(yáng)能電池使用了鈣鈦礦、鎳和鐵這些地球上儲(chǔ)量豐富的物質(zhì)。
格雷策爾因?yàn)橐运碾姵囟劽?。這種電池是以硅為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池的替代品。格雷策爾電池借助自然燃料來吸收太陽(yáng)能，原理類似植物的光合作用。但迄今為止往往使用一些價(jià)格高昂的稀有元素。
現(xiàn)在，研究人員現(xiàn)將兩個(gè)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池組合在一起，這樣就能給電解水提供足夠的電壓(至少1.23伏)。電解水通過兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)，一個(gè)制造氫氣，一個(gè)制造氧氣。出于成本原因，格雷策爾和他的同事決定為這兩個(gè)反應(yīng)選擇一種催化劑：摻入鐵的鎳氫氧化物。這種物質(zhì)和泡沫鎳共同構(gòu)成了電極的外表面，水的電解就在其上面發(fā)生。
測(cè)試中，分解水的光電流越來越弱，但間歇期(在實(shí)際運(yùn)行中可能是在夜間)過后又恢復(fù)了全部功率。研究人員目前還不能理解為什么鈣鈦礦太陽(yáng)能電池會(huì)有如此表現(xiàn)。
美國(guó)密歇根州立大學(xué)的托馬斯·哈曼在發(fā)表于《科學(xué)》雜志的一篇評(píng)論中寫道：“盡管上述水解方法12%的光能利用率已經(jīng)不同尋常，但還有很多方法去提高它?！?
他寫道，如果鈣鈦礦太陽(yáng)能電池與一塊半導(dǎo)體(比如硅)組合在一起，光能利用率將提升至20%;借助更合適的催化劑也能改進(jìn)制造氫氣的化學(xué)反應(yīng)。他說，搞清楚鈣鈦礦太陽(yáng)能電池能否在未來的能源競(jìng)爭(zhēng)中戰(zhàn)勝化石燃料，將是件激動(dòng)人心的事情。
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