太平洋电脑网|研究团队将基于低成本材料的光伏制氢效率提升
氢气的能量密度和环保优势 ， 已经让许多行业垂涎已久 。 然而目前的最大问题 ， 就是氢燃料的成本太高 。 好消息是 ， 澳大利亚国立大学的一支研究团队 ， 已经将太阳能制氢的效率提升到了17.6% 。 同时基于硅光电阴极的设计 ， 让材料成本也较其它高性能竞争对手要实惠得多 ， 意味着我们向可负担得起的清洁氢能生产迈出了重要的一步 。
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（图自：AustralianNationalUniversity）
作为一种轻量可运输、较易存储的清洁能源 ， 电动航空、可垂直起降的飞行器、以及可再生能源等领域的研究人员 ， 对氢气有着各种美好的畅想 。
不过在全球大力推广清洁绿色的氢能源之前 ， 仍需大力提升制氢的效率 。 好消息是 ， 澳大利亚国立大学（ANU）科学家们 ， 已经提出了一套新方案 。
其设想了一种光电化学（PEC）太阳能制氢（STH）电池 ， 理论上可同时吸收太阳能与水 ， 然后直接向外输送氢气、而不是转为外部电解系统供电 。
通过将尖端的钙钛矿光伏电池与电极串联在一起 ， 其效率比使用廉价半导体制造的任何其它设备都要出色 。
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硅-钙钛矿双吸收串联光电化学电池可直接制氢
该校工程与计算机科学学院首席研究员SivaKaruturi博士称：“光伏面板吸收产生的能量与半导体带隙成正比 ， 而硅又是市面上最流行的光伏材料 ， 可惜只能产生水解制氢所需能量的1/3” 。
通过使用带隙为硅两倍的半导体 ， 他们得以解决了这一问题 。 不过需要权衡的是 ， 带隙越高 ， 光伏的太阳能转化效率也会越低 。
有鉴于此 ， 研究团队采用了半导体两倍的较小带隙 。 从而不仅有效地转化太阳能 ， 且能出产必要的自发制氢能量 。
这套系统的一个关键指标 ， 就是从太阳能到氢气的总效率 。 美国能源部近十年提出的终极目标为25% ， 但2020年达到近20%也并不容易 。
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光伏面板中的材料层
此前的设计方案已达到19%的水平 ， 但使用了价格昂贵的半导体材料 。 如果只看基于平价材料的方案 ， 很难有研究可达成10％的水平 。
庆幸的是 ， 在相对可接受的条件下 ， 该研究团队在实验室模拟的基于硅/钛/铂光电极的效率 ， 已可达到竟然17.6％ 。
后续还可通过微调各个组件的设计 ， 让制氢的效率更加高效 ， 并用储量丰富的材料来替代贵重的催化金属 ， 以进一步降低制造成本 。
有关这项研究的详情 ， 已经发表在近日出版的《先进能源材料》（AdvancedEnergyMaterials）期刊上 。
_本文原题为为《Over17%EfficiencyStand‐AloneSolarWaterSplittingEnabledbyPerovskite‐SiliconTandemAbsorbers》 。
【太平洋电脑网|研究团队将基于低成本材料的光伏制氢效率提升】【来源：cnBeta.COM】
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