美國斯坦福大學(xué)研究人員最新研究發(fā)現(xiàn)，加熱鐵銹之類金屬氧化物，可以提升特定太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率和能量儲存效率。
這一發(fā)現(xiàn)由《能源和環(huán)境科學(xué)》雜志刊載。與現(xiàn)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(zhuǎn)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?zé)o法儲存電能，并非常規(guī)意義上的“電池”，但如果能在白天借助日照產(chǎn)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(tài)。
斯坦福大學(xué)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(jié)果超出預(yù)想：溫度升高時，電子通過這三種氧化物的速率加快，所產(chǎn)生的氫氣和氧氣量相應(yīng)增加。而以陽光加熱金屬氧化物，所產(chǎn)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(xù)研究將測試更多材料。
斯坦福大學(xué)材料科學(xué)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(guī)模儲存能量成為現(xiàn)實(shí)，改變?nèi)祟惿a(chǎn)、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(zhuǎn)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(yīng)能源。”
金屬氧化物之所以現(xiàn)階段沒有被用于制作太陽能電池，是因為光電轉(zhuǎn)換效率低于硅，尤其在可見光和紫外線范圍內(nèi)。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(dāng)小的一部分。
此前，研究者普遍認(rèn)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(zhuǎn)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(jié)論。金屬氧化物成本遠(yuǎn)低于硅，且來源豐富、加工簡單，應(yīng)用前景值得期待。
闕宗仰設(shè)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(huán)”。
