NREL創造太陽能製氫新紀錄

據國外網站報道，美國能源部（DOE）國家可再生能源實驗室（NREL）的科學家通過光電解水過程成功製得氫氣。本次光解製氫過程是目前太陽能製氫的最高效率記錄（16.2%）。

來自德國TU Ilmenau，Fraunhofer ISE和加州理工學院的研究人員組成的國際團隊在2015年達到了14%的效率。 Nature Energy中一篇題為“通過倒置變質多功能半導體實現太陽能電解水製氫”詳細敘述了NREL的新紀錄是如何創造的。作者包括來自NREL的James Young，Myles Steiner，Ryan France
，John Turner和Todd Deutsch，以及德國腓立比大學的HenningDöscher。新開發的PEC單元代表了Turner在20世紀90年代在NREL開發的概念設備的重大變化。

比較新舊PEC工藝，都通過串聯的半導體，浸漬於酸溶液中
，用於吸收太陽光能水解製的氫氣。但是，與原先的PEC電池單元在砷化镓（GaAs）頂部生長出銦镓磷化（GaInP2）不同的是新的PEC電池從上到下逐漸生長，形成獨特倒置變質多功能（IMM）結構。IMM的出現使得NREL研究人員能夠將砷化銦镓（InGaAs）替代為常規GaAs層，從而大大提高了器件效率。新進展的第二個關鍵特征是在器件的頂部沉積出薄的磷化銦鋁（AlInP）“窗口層”，接著出現GaInP2薄層。這些額外的層可消除PEC表麵的缺陷，防止效率降低
，並保護關鍵的下層部分不會腐蝕電解質溶液

、半導體材料，延長了PEC電池的使用壽命。

Turnerdetupoxingfangfachuangzaoleyizhonggengjiagaoxiaodezhiqingfangfa
，bingqiezhenggeguochengzhongzhiyoutaiyangnengzuoweiweiyidenenglianglaiyuan。zaicizhiqian，yeyouhenduoliyongtaiyangnengguangjiezhiqingdefangfa，danshihuichanshengewaidesunhao。rushangyetaiyangnengdianchichanshengdediannengkeyoudianlizhuanhuanxitongshusongzhidianjiecaojinxingliyong

，zhenggeguochengzhongdeSTH效率僅為12%。Turner的直接方法使STH的效率記錄提升到了12.4%，但目前已被NREL的新PEC電池超越。

氫氣的生產成本能否降低至美國能源部規定的每千克2美元以下，是PEC技(ji)術(shu)能(neng)否(fou)實(shi)現(xian)商(shang)業(ye)化(hua)的(de)一(yi)個(ge)障(zhang)礙(ai)之(zhi)一(yi)。同(tong)時(shi)這(zhe)也(ye)對(dui)電(dian)池(chi)的(de)完(wan)善(shan)提(ti)出(chu)了(le)建(jian)議(yi)，還(hai)須(xu)不(bu)斷(duan)提(ti)高(gao)電(dian)池(chi)的(de)效(xiao)率(lv)和(he)壽(shou)命(ming)，通(tong)過(guo)減(jian)少(shao)係(xi)統(tong)的(de)平(ping)衡(heng)支(zhi)出(chu)來(lai)降(jiang)低(di)製(zhi)氫(qing)成(cheng)本(ben)。當(dang)前(qian)電(dian)池(chi)的(de)耐(nai)久(jiu)性(xing)需(xu)在(zai)當(dang)前(qian)幾(ji)個(ge)小(xiao)時(shi)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang)進(jin)一(yi)步(bu)延(yan)長(chang)，從(cong)而(er)降(jiang)低(di)電(dian)池(chi)使(shi)用(yong)成(cheng)本(ben)。目(mu)前(qian)提(ti)出(chu)解(jie)決(jue)電(dian)池(chi)耐(nai)久(jiu)性(xing)的(de)替(ti)代(dai)結(jie)構(gou)是(shi)將(jiang)設(she)備(bei)直(zhi)接(jie)連(lian)接(jie)到(dao)外(wai)部(bu)電(dian)解(jie)槽(cao)中(zhong)而(er)不(bu)是(shi)浸(jin)沒(mei)在(zai)酸(suan)性(xing)電(dian)解(jie)液(ye)中(zhong)，但(dan)是(shi)由(you)DOEweituojinxingdejingjijishufenxibiaoming
，jinmeijiegoudezhiqingchengbenjiaodi。zuixindeyanjiuyounengyuanbudenengyuanxiaolvhekezaishengnengyuanbangongshiranliaodianchijishubangongshizizhu。