“对可再生能源负双重责任的太阳能电池”

在寻求丰富且可再生的化石燃料替代品的过程中，科学家们一直试图通过水分裂来获得太阳的能量。 这是一种利用太阳光从水中产生氢燃料的人工光合成技术。 但是，水解装置还没有发挥其潜力。 因为，目前还没有材料能够正确地组合光学、电子、化学性质，使它们能够比较有效地工作。

目前，美国能源部劳伦斯·伯克利国家实验室(伯克利实验室)和美国能源与节能创新中心人造光合成联合中心) jcap )的研究人员提出了可以绕过目前限制的新型可再生燃料配方。 材料:一种被称为混合光电化学和电流( hpev )电池的人工光合成装置，将太阳光和水不仅转换为一种，还转换为氢燃料和电能两种能量。 说明这项工作的论文于10月29日在nature materials上发表。

寻找电子出口

大部分的水解装置都是由光吸收材料束制成的。 根据其结构，各层吸收太阳光谱的不同部分或波长，范围从低能波长的红外光到更高能波长的可见光或紫外光。

各层吸收光后，就会产生电压。 这些单独的电压组合成大小足以使水分变成氧和氢燃料的电压。 但是，伯克利实验室化学科学部jcap的博士后研究员和该研究的主要作者gideon segev指出，这种配置的问题在于，尽管硅太阳能电池能够发电非常接近极限，但它们的高性能潜力在作为水解装置的一部分时受到损害

通过器件的电流受到堆栈内其他材料的限制，这些材料的性能比硅差。 因此，系统产生的电流远远低于电流-电流产生的电流，太阳能越少越能产生燃料。

这就像总是在一档开车一样。 塞夫说。 这是你可以收获的能量，但是硅在其最大功率点没有发挥作用，所以硅中的大部分激发电子都无处可去，所以在做有用的工作之前会失去能量。

退出1档

于是，segev和他的共同研究者——伯克利实验室化学科学部jcap研究员jeffrey w. beeman、原伯克利实验室和jcap研究员jeffery greenblatt，与目前海湾地区技术咨询企业的emerging futures llc

'； 如果我们发了电子怎么办？ '； 塞夫说。

在水分解装置中，前面一般为太阳能燃料生产专用，后面作为电源插座使用。 为了应对传统系统的局限性，他们在硅元件的背面添加了附加电接触，使得hpev设备的背面有两个触点而不是一个触点。 额外的后部出口将允许电流分成两部分，一部分电流有助于太阳能燃料的产生，剩下的部分可以作为电力取出。

当我看到你得到的东西时

在运行模拟预测了hpec是否能按设计工作之后，他们制作了原型并测试了他们的理论。 令人惊讶的是，那个进行得很顺利！ 杰夫说。 科学上，即使计算机模拟表明了他们想要的，也不能明确一切是否都可以正常工作。 但是，这也是我感兴趣的理由。 我很高兴看到我们的实验验证了我们的模拟预测。

据他们计算，以前传入的太阳能产氢器基于硅和钒酸铋的组合，这是太阳能水解中被广泛研究的材料，产生氢，太阳能到氢的效率为6.8%。 换言之，撞击电池表面的全部入射太阳能中，6.8%作为氢燃料储存，剩下的将消失。

相反，hpev细胞会收获剩下的电子，这些电子不会产生燃料。 根据segev的说法，这些残留电子被用于产生电能，从而大大提高了整体太阳能转换效率。 例如，根据同样的计算，同样6.8%的太阳能可以作为氢燃料储存在钒酸铋和硅制成的hpev电池中，另外13.4%的太阳能可以转换为电能。 这样，综合效率达到了20.2%，是以前流传下来的太阳能电池的3倍。

研究人员计划继续合作，将hpev的概念用于其他APP，如减少二氧化碳排放。 这确实是团队的努力，很多有经验的人都能做出贡献。 约瑟夫补充说。 经过一年半的努力，在相当繁琐的过程中，看到我们的实验最终融合了，我非常高兴。

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