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美国国家可再生能源实验室创造了太阳能制氢效率的世界纪录

2017-04-14 208浏览 标签: 太阳能

2017年4月12日,美国能源部国家可再生能源实验室(NREL)的官网公布消息称,研发人员利用光电化学(PEC)水分解工艺创造了太阳能制氢生产效率的最高记录。新型的太阳能制氢效率记录为16.2%,打破了2015年由国际研发团队创造的14%的制氢效率。

 


图 研发团队及相关设备

 

传统和新型PEC工艺都需要使用浸没在电解质溶液中的光吸收堆叠半导体。   电解质为酸/水溶液,通过发生水分解反应以获得氢气和氧气。但是与在GaAs的顶部生长GaInP2的原始设备不同,新型PEC工艺采用从上到下逐渐生长的IMM设备。研发人员利用IMM设备可以用InGaAs替代传统的GaAs层,从而大大提高设备的效率。新技术的第二个关键特征是在设备的顶部沉积一层非常薄的AlInP,随后还有GaInP2薄层。这些额外的薄层既可以消除表面缺陷否则会降低效率,同时还可以部分保护关键区域不受腐蚀电解液的影响,从而可保护半导体材料以及延长使用寿命。

在PEC技术可以商业应用之前,制氢的成本需要降低至2美元/千克氢气,以符合美国能源部的目标。研发人员需要持续地优化电池效率和寿命才能达到这一目标,进一步的增强效率可以提高单位面积的制氢量,从而可降低氢气成本。目前NREL的研究人员正在积极寻求提高PEC设备寿命的方法,除此之外也在努力地提高效率。

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