雙功能太陽能電池誕生

據外國媒體報道：為了尋求豐富，可再生的化石燃料替代品，科學家們一直試圖通過“水分裂”來收獲太陽的能量，這是一種利用太陽光從水中產生氫燃料的人工光合作用技術。但是水分解裝置還沒有發揮其潛力，因為仍然沒有可有效工作所需的光學，電子和化學性質的材料。

美國能源部勞倫斯伯克利國家實驗室（伯克利實驗室）和美國能源部能源創新中心人工光合作用聯合中心（JCAP）的研究人員已經提出了一種新的可再生制氫方法，可以繞過當前材料的限制。他們開發了一種稱為“混合光電化學和電流（HPEV）電池”的人工光合作用裝置，它將陽光和水轉化為兩種能源-氫燃料和電能。描述這項工作的論文于10月29日在Nature Materials上發表。

Segev和他的合作者-伯克利實驗室化學科學部JCAP研究員Jeffrey W. Beeman，前伯克利實驗室和JCAP研究員、德國慕尼黑技術大學的實驗半導體物理學教授Jeffery Greenblatt，提出了一個解決復雜問題的簡單解決方案。

在水分解裝置中，前表面通常專用于太陽能燃料生產，后表面用作電源插座。為了解決傳統系統的局限性，他們在硅元件的背面增加了一個額外的電接觸，從而使HPEV器件在背面有兩個觸點而不是一個。額外的后部出口將允許電流分成兩部分，使得一部分電流有助于太陽能燃料的產生，其余部分可以作為電力提取。

在運行模擬以預測HPEC是否將按設計運行后，他們制作了一個原型來測試他們的理論。根據他們的計算，傳統的太陽能氫發生器基于硅和釩酸鉍的組合，這是一種廣泛研究用于太陽能水分解的材料，它將產生氫氣，太陽能氫能效率為6.8％。換句話說，在撞擊電池表面的所有入射太陽能中，6.8％將以氫燃料的形式存儲，其余的全部丟失。

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相反，HPEV電池收獲剩余電子，這些電子不會產生燃料。這些殘余電子用于產生電能，從而大大提高了整體太陽能轉換效率。例如，根據相同的計算，相同的6.8％的太陽能可以作為氫燃料儲存在由釩酸鉍和硅制成的HPEV電池中，另外13.4％的太陽能可以轉換為電能。這使得組合效率達到20.2％，是傳統太陽能氫電池的三倍。