根據日經BP社報道，德國伊爾梅瑙理工大學（TU Ilmenau）、亥姆霍茲柏林材料與能源研究中心（HZB）、弗勞恩霍夫太陽能系統研究所（Fraunhofer ISE）與美國加州理工學院的研究人員組成的研究小組宣布，在用太陽能電解水分離氫（H2）的人工光合作用技術之一“Solar-To-Hydrogen（STH）”上，使太陽能轉換為H2的能源轉換效率達到了14％。據稱耐久性為40小時以上。其技術詳情，已在學術雜志《Nature Communications》上發表了論文。 轉換效率為15％時，將超過化石燃料 STH是用與太陽能電池相同的元件來電解水、取代電力生成H2的技術。如果轉換效率達到15％以上，且耐久性達到1000小時以上，就有望以4美元/kg以下的成本生成H2，其效益就有可能勝過化石燃料制H2。美國能源部（DoE）旗下的研究所國家可再生能源實驗室（NREL）從2000年代后半段開始加速了STH的研究開發，提出了2015年使轉換效率達到15％、耐久性達到約半年（實際為875小時），2020年達到20％、耐久性達到2年（實際為3500小時），2025年達到25％、耐久性達到10年（實際為17500小時）的目標。 然而，此前的轉換效率最高值為17年前的1998年達成的12.4％，耐久性不到24小時。而在最近的研究中，雖然耐久性較長，但轉換效率在10％以下的開發案例較多。一般來說STH的轉換效率和耐久性有此消彼長的關系，同時提高二者并非易事。 耐久性由幾秒提高到40小時以上 此次試制的是由III-V族化合物構成的雙結型STH元件。在由AlInP構成的Window層表面層疊催化劑層時，通過“以1nm以下的加工精度形成層表面”（論文第一作者、伊爾梅瑙理工大學的Matthias May），獲得了高轉換效率。但最初的耐久性只有幾秒。據稱用了一年時間進行改善，最終實現了40小時以上的耐久性。 開發的轉換效率為14％的STH元件 研究小組的成員之一，加州理工學院人工光合聯合中心教授Hans-Joachim Lewerenz說，“我們正在接近轉換效率15％、耐久性1000小時以上的目標。如果正在推進的降低元件界面上的載流子損失的研究取得成功，那么轉換效率有望達到17％以上”。 |
