NREL創太陽能製氫效率紀錄

據外國媒體報道：在技術發展數十年之後，美國能源部國家可再生能源實驗室（NREL）重新審視以前的太陽能製氫研究，糾正了1998年太陽能製氫的效率記錄，並在此基礎上成功提高了這一過程的係統效率。

2017年早些時候
，NREL團隊（James Young
，Myles Steiner
，HenningDöscher
，Ryan France，John Turner和Todd Deutsch）發表了他們太陽能製氫的創紀錄的研究成果
，他們發表在Nature Energy上的論文顯示，新的太陽能製氫效率已經達到了16.2%。這一結果打破了該研究院在1998年創造的太陽能製氫世界紀錄，成為NREL成立40周年一個重要禮物。

1998年，Turner等人通過光電化學（PEC）分水技術創造了太陽能製氫的世界紀錄。PEC係統通過直接注入電子來操作，當太陽光照射浸入酸性電解質中的光伏（PV）電池時產生電子，為水電解反應提供動力。Turner早期成功依賴於20世紀90年代初在NREL開發的串聯太陽能電池技術。串聯電池使用兩個半導體來捕獲更多的光，產生反應所需的較高電壓。

在之前報道的結果中
，太陽能製氫的效率達到了12.4%

，這一紀錄在太陽能製氫剛剛起步階段是不可思議的，若能夠一直保持這一紀錄，則在1998年那個時代
，太陽能製氫事實上已經商業可行。但是在其後的十幾年中，科學家一直無法將此前報道的方法的規模化
，甚至很難達到12.4%這一紀錄。

為了探究1998年的世界紀錄，NREL進(jin)行(xing)了(le)重(zhong)複(fu)試(shi)驗(yan)

，他(ta)們(men)發(fa)現(xian)，以(yi)前(qian)使(shi)用(yong)的(de)一(yi)些(xie)方(fang)法(fa)
，導(dao)致(zhi)測(ce)量(liang)錯(cuo)誤(wu)。仔(zai)細(xi)觀(guan)察(cha)顯(xian)示(shi)，原(yuan)始(shi)實(shi)驗(yan)已(yi)被(bei)過(guo)度(du)照(zhao)明(ming)，部(bu)分(fen)原(yuan)因(yin)是(shi)該(gai)團(tuan)隊(dui)沒(mei)有(you)考(kao)慮(lv)到(dao)名(ming)義(yi)上(shang)不(bu)透(tou)明(ming)的(de)環(huan)氧(yang)樹(shu)脂(zhi)事(shi)實(shi)上(shang)會(hui)傳(chuan)輸(shu)光(guang)束(shu)
，這(zhe)使(shi)實(shi)際(ji)照(zhao)明(ming)麵(mian)積(ji)大(da)於(yu)計(ji)算(suan)中(zhong)使(shi)用(yong)的(de)麵(mian)積(ji)。2016年，Young，Döscher，Turner和Deutsch在Energy & Environmental Science發表了一篇論文
，指出了這一錯誤
，並將曆史記錄效率從12.4％下調至9.3％。在那篇文章中，研究人員表示需要開發PEC設備的標準化和驗證測試和技術來確定太陽能與氫氣的生產效率。此外


，他們建議實驗室的任務是以同樣的方式測試這一效率。

之後

，NREL等研究所一起製定了太陽能製氫的效率研究方法，並在之後的很長一段時間內進行了太陽能製氫效率提高方麵的研究。NREL對20世紀90年代末期Turner等人開發的串聯電池進行了改進，舊電池由疊置在砷化镓（GaAs）頂部的镓銦磷（GaInP 2）半導體構成。新的電池被稱為倒置變質多結裝置，它由多層允許倒置砷化銦镓（InGaAs）而不是GaAs層組成
，大大提高了器件的效率。科學家們還在係統的頂部沉積了一層薄薄的磷化銦（AlInP），之後再第二層附著了厚的GaInP2薄膜。額外的鍍層幫助部分保護半導體免受腐蝕性溶液侵蝕，從而延長壽命。使用倒置變質多連接裝置
，Deutsch的團隊不僅發現Turner等人的記錄問題

，並且創造了新世界紀錄。