太阳能电池自立自强，成功诞下氢气宝宝

材料牛注：活在当下的我们，环保意识深入人心，清洁能源大行其道。我们都知道，太阳能可以转换为氢能储存，但现有的方法成本较高，且持续时间不长。洛桑联邦理工学院（EPFL）和瑞士电子与微技术中心（CSEM）的研究人员不用稀有金属，只利用市售的太阳能电池设计出了一款稳定性更好、效率更高、成本更低的制氢装置。下面，让我们细看太阳能电池如何自立自强，诞下氢气宝宝！

当太阳光不强烈时，我们如何储存太阳能呢？其中一种解决方法是将其通过电解水转化为氢气储能，它利用太阳能电池板所产生的电流从而将水分子电解成氢气和氧气。而清洁的氢气可以被储存起来以供日后使用，满足我们的电力需求，甚至可以作为一种燃料使用。

但是，这项技术也有其需要改进的地方。尽管各种不同的制氢技术在实验室阶段都拥有可喜的成果，但在商业化及大规模使用阶段，这些技术稳定性不高、成本昂贵，需要进一步研究改进。

洛桑联邦理工学院（EPFL）和瑞士电子与微技术中心（CSEM）的研究人员将那些在工业上已被证明有效的部件组合形成了一个稳定有效的转换体系。该装置以三个相互关联的新一代晶体硅太阳能连接到不依赖稀有金属的电解系统为原型，将太阳能转化为氢气的效率高达14.2%，且在测试条件下连续运行时间已达100多个小时。该方法在稳定性、性能、寿命和成本效率等方面均远超现有的制氢装置，目前该项研究已在Journal of The Electrochemical Society上发表。

每年可供燃料电池汽车前行10000km以上

“在瑞士，一个12-14 m² 的转换系统每年产生并存储的氢能，可供燃料电池汽车行驶超过10000km。”该项研究的发表者Christophe Ballif说道。在性能方面，不使用稀有金属制氢技术也创下了硅太阳能电池的世界纪录。此外，它还具有高水平的稳定性。

高压电池为其一大亮点

这里的关键是利用大多数现有的组件，并基于异质结技术“混合”形成晶体硅太阳能电池。研究人员采用结晶硅层和非晶硅层交替形成夹层结构，带来了更高的电压。这意味着只要三种电池相互联结，即可产生可用于发生电解的理想电压。而该方法的电化学部分还需要一广泛使用镍基催化剂。

“而传统的晶硅电池则需要四个电池相互联结才能获得相同的电压，而这就是我们这一新方法的奇妙之处。”该项研究的共同作者——洛桑联邦理工学院Miguel Modestino说道。

一个稳定且经济可行的方法

当涉及到成本，性能和寿命方面，新系统是独一无二的。“我们想开发一个可以在现有条件下工作的高性能系统。我们使用的异质结电池属于晶体硅电池，约占太阳能电池板市场的90%，其研究历经25年，是一个众所周知且强大的技术。而且这也恰好覆盖位于瑞士纳沙泰尔的南侧瑞士电子与微技术中心（CSEM）。”该论文的共同作者，CSEM研究员Jan-Willem Schüttauf说道。

研究人员使用标准的异质结电池来证明其观念，而通过使用这种类型中最佳的太阳能电池，它们期望其性能达到16％以上。

原文链接：An Effective and Low-Cost Solution for Storing Solar Energy.

文献链接：Solar-to-Hydrogen Production at 14.2% Efficiency with Silicon Photovoltaics and Earth-Abundant Electrocatalysts.

本文由编辑部杨洪期提供素材，应豆编译，点我加入材料人编辑部。