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【前沿】新技术突破 太阳能大规模储能将成为现实

导读: 硅太阳能电池无法储存电能,并非常规意义上的“电池”,但如果能在白天借助日照产生电能,以分解水分子的方式储存能量,再在夜间以某种方式“重组”氢气和氧气,用以释放能量,将是理想状态。

  美国斯坦福大学研究人员最新研究发现,加热铁锈之类金属氧化物,可以提升特定太阳能电池的转换效率和能量储存效率。这一发现由《能源和环境科学》杂志刊载。与现有硅太阳能电池不同,这类太阳能电池是以金属氧化物代替硅,把光子转化为电子后,借助电子把水分子分解成氢气和氧气。

  硅太阳能电池无法储存电能,并非常规意义上的“电池”,但如果能在白天借助日照产生电能,以分解水分子的方式储存能量,再在夜间以某种方式“重组”氢气和氧气,用以释放能量,将是理想状态。

  斯坦福大学研究人员在不同温度条件下测试三种金属氧化物,分别是钒酸铋、氧化钛和氧化铁,所获结果超出预想:温度升高时,电子通过这三种氧化物的速率加快,所产生的氢气和氧气量相应增加。而以阳光加热金属氧化物,所产生的氢气可以增加一倍。

  三种金属氧化物中,加热钒酸铋取得的效果最为明显。研究人员推测加热其他金属氧化物可能同样有效,后续研究将测试更多材料。

  斯坦福大学材料科学和工程系助理教授阙宗仰主持这项研究。他与同事们相信,这一研究突破或许可以让太阳能电池大规模储存能量成为现实,改变人类生产、储存和消耗能源的方式。

  阙宗仰说:“综合利用热量和阳光,以金属氧化物为转换材料,借助对水分子的分解,高效储存太阳取之不尽的能量,可以按需供应能源。”

  金属氧化物之所以现阶段没有被用于制作太阳能电池,是因为光电转换效率低于硅,尤其在可见光和紫外线范围内。但是,阙宗仰介绍,硅太阳能电池只能利用阳光所携能量中相当小的一部分。

  此前,研究者普遍认为金属氧化物太阳能电池与硅太阳能电池一样,温度升高时转换效率会降低。这项研究不仅消除这一“误解”,而且得出完全相反结论。金属氧化物成本远低于硅,且来源丰富、加工简单,应用前景值得期待。

  阙宗仰设想,分解水分子所获氢气,可以直接用作燃料,譬如为汽车提供动力,而“排放物”则是水。始于阳光、终于水,不增加大气二氧化碳含量,是一个“碳平衡循环”。

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