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    金屬氧化物太陽能電池研究取得突破
    發布日期:2016-08-04

    文章來源:新華網 

      美國斯坦福大學研究人員最新研究發現,加熱鐵銹之類金屬氧化物,可以提升特定太陽能電池的轉換效率和能量儲存效率。

      這一發現由《能源和環境科學》雜志刊載。與現有硅太陽能電池不同,這類太陽能電池是以金屬氧化物代替硅,把光子轉化為電子后,借助電子把水分子分解成氫氣和氧氣。

      硅太陽能電池無法儲存電能,并非常規意義上的“電池”,但如果能在白天借助日照產生電能,以分解水分子的方式儲存能量,再在夜間以某種方式“重組”氫氣和氧氣,用以釋放能量,將是理想狀態。

      斯坦福大學研究人員在不同溫度條件下測試三種金屬氧化物,分別是釩酸鉍、氧化鈦和氧化鐵,所獲結果超出預想:溫度升高時,電子通過這三種氧化物的速率加快,所產生的氫氣和氧氣量相應增加。而以陽光加熱金屬氧化物,所產生的氫氣可以增加一倍。

      三種金屬氧化物中,加熱釩酸鉍取得的效果最為明顯。研究人員推測加熱其他金屬氧化物可能同樣有效,后續研究將測試更多材料。

      斯坦福大學材料科學和工程系助理教授闕宗仰主持這項研究。他與同事們相信,這一研究突破或許可以讓太陽能電池大規模儲存能量成為現實,改變人類生產、儲存和消耗能源的方式。

      闕宗仰說:“綜合利用熱量和陽光,以金屬氧化物為轉換材料,借助對水分子的分解,高效儲存太陽取之不盡的能量,可以按需供應能源。”

      金屬氧化物之所以現階段沒有被用于制作太陽能電池,是因為光電轉換效率低于硅,尤其在可見光和紫外線范圍內。但是,闕宗仰介紹,硅太陽能電池只能利用陽光所攜能量中相當小的一部分。

      此前,研究者普遍認為金屬氧化物太陽能電池與硅太陽能電池一樣,溫度升高時轉換效率會降低。這項研究不僅消除這一“誤解”,而且得出完全相反結論。金屬氧化物成本遠低于硅,且來源豐富、加工簡單,應用前景值得期待。

     

      闕宗仰設想,分解水分子所獲氫氣,可以直接用作燃料,譬如為汽車提供動力,而“排放物”則是水。始于陽光、終于水,不增加大氣二氧化碳含量,是一個“碳平衡循環”。

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