一個(gè)國際研究團(tuán)隊(duì)現(xiàn)已成功地將太陽能直接分解水制氫的效率提高到19％，創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄。他們通過將由銠納米顆粒和結(jié)晶二氧化鈦催化劑涂層制備而成太陽能電池串聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)該記錄。來自加州理工學(xué)院，劍橋大學(xué)，伊爾梅瑙工業(yè)大學(xué)和弗勞恩霍夫太陽能研究所的研究團(tuán)隊(duì)共同參與了開發(fā)工作。部分實(shí)驗(yàn)在柏林Helmholtz-Zentrum的太陽能燃料研究所進(jìn)行。

科研人員發(fā)現(xiàn)，使用太陽能電池與催化劑和額外功能層結(jié)合在一起形成“單片光電極”可以進(jìn)行水解反應(yīng)：將光電陰極浸入水性介質(zhì)中，當(dāng)光線落在其上時(shí)，正面會(huì)產(chǎn)生氫氣，背面會(huì)產(chǎn)生氧氣。

透明防腐層

此次研究的重點(diǎn)也是單片光電陰極，研究團(tuán)隊(duì)將額外的功能層與III-V半導(dǎo)體制成的高效串聯(lián)電池相結(jié)合，能夠顯著降低電池的表面反射率，從而避免由光吸收和反射引起的能量損失。該研究團(tuán)隊(duì)在2015年已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了超過14％的效率，如今采用結(jié)晶二氧化鈦層取代了防腐頂層，不僅具有優(yōu)異的抗反射性能，而且可以直接將催化劑顆粒附著在其表面。此外，科研人員還使用了一種新的電化學(xué)方法來生產(chǎn)銠納米顆粒催化劑，用于催化水分解反應(yīng)，顆粒的直徑僅為10納米，光學(xué)上幾乎是透明的，因此非常適合光解水反應(yīng)。