新型太阳能水分解电池的效率为19.3%显着延长了寿命

2019-06-22 16:41:02
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由研究机构联合开发的新型太阳能水分解电池的效率达到了19.3%。III-V半导体的串联太阳能电池与铑纳米颗粒和结晶二氧化钛的催化剂的组合推动了效率的提高。研究人员声称,通过将细胞浸入水性介质中,细胞可直接用于从水中形成氢。

来自柏林Helmholtz Zentrum,剑桥大学,加州理工学院(Caltech),TU Ilmenau和Fraunhofer ISE的学者们提出了提高用于将水转化为氢的细胞效率的研究。该团队解释说,太阳能电池与催化剂和单片光电极的组合简化了水分解。

“结晶二氧化钛层不仅可以保护实际的太阳能电池免受腐蚀,而且由于其有利的电子特性,还可以改善电荷传输,”Matthias May博士说。“我们能够将使用寿命延长到近100小时。与之前的系统相比,这是一项重大进步,这些系统在40小时后已经腐蚀。尽管如此,还有很多工作要做。“

Fraunhofer ISE提供高效串联电池 ,使团队能够降低电池的表面反射率。“这也是创新的所在,”加州理工学院的Hans-Joachim Lewerenz教授解释道。“因为我们在2015年的早期电池已经达到了[超过] 14%的效率,这在当时是世界纪录。在这里,我们用结晶二氧化钛层代替了防腐顶层,该二氧化钛层不仅具有优异的抗反射性能,而且催化剂颗粒也粘附在其上。

加州理工学院研究员哈里·阿特沃特教授补充说:“此外,我们还使用了一种新的电化学工艺来生产铑纳米粒子,用于催化水分解反应。这些颗粒的直径仅为10纳米,因此光学上几乎是透明的,因此非常适合这项工作。“

项目合作伙伴强调了使用可再生能源制氢的重要性。迄今为止,可再生能源的氢气生产效率相对较低。能够直接分水的高效电池可以克服这一障碍。

“这项工作表明,用于直接太阳能水分解的定制串联电池有可能实现超过20%的效率,”TU Ilmenau的Thomas Hannappel教授说。“一种方法是为串联电池中的两种吸收材料选择更好的带隙能量。其中一个甚至可能是硅片。“

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