科研团队发明廉价太阳能电池 光能利用率大增

一个国际科研团队在最新一期美国《科学》杂志上撰文介绍了一种既高效又廉价利用太阳能从水中获取氢的方法。这种所谓的钙钛矿太阳能电池技术的光能利用率达到了12.3%。

氢因其高能量密度而被视为未来重要的能量载体。尽可能高效率地通过阳光来获取氢将解决在利用太阳能的过程中存在的主要问题：氢只能在白天获取，且难以储存。

尽管把常规太阳能电池与利用电能将水分解为氧气和氢气的电解器结合起来是有可能的，但成本过于昂贵。将太阳能电池与电解器融合在一个部件内的方法有望提高效率——正如《科学》杂志所描述的方法那样。

瑞士洛桑联邦理工学院的米夏埃尔·格雷策尔领导的科研团队称，新式太阳能电池使用了钙钛矿、镍和铁这些地球上储量丰富的物质。

格雷策尔因为以他命名的电池而闻名。这种电池是以硅为基础的传统太阳能电池的替代品。格雷策尔电池借助自然燃料来吸收太阳能，原理类似植物的光合作用。但迄今为止往往使用一些价格高昂的稀有元素。

现在，研究人员现将两个钙钛矿太阳能电池组合在一起，这样就能给电解水提供足够的电压(至少1.23伏)。电解水通过两个化学反应实现，一个制造氢气，一个制造氧气。出于成本原因，格雷策尔和他的同事决定为这两个反应选择一种催化剂：掺入铁的镍氢氧化物。这种物质和泡沫镍共同构成了电极的外表面，水的电解就在其上面发生。

测试中，分解水的光电流越来越弱，但间歇期(在实际运行中可能是在夜间)过后又恢复了全部功率。研究人员目前还不能理解为什么钙钛矿太阳能电池会有如此表现。

美国密歇根州立大学的托马斯·哈曼在发表于《科学》杂志的一篇评论中写道：“尽管上述水解方法12%的光能利用率已经不同寻常，但还有很多方法去提高它。”

他写道，如果钙钛矿太阳能电池与一块半导体(比如硅)组合在一起，光能利用率将提升至20%；借助更合适的催化剂也能改进制造氢气的化学反应。他说，搞清楚钙钛矿太阳能电池能否在未来的能源竞争中战胜化石燃料，将是件激动人心的事情。