光解制氫“嫁接”光伏電池 催生光伏技能革新

以色列理工學院太陽能燃料鋰電池集優研討中心（I-CORE）的科學家研制出了一種新的光解制氫辦法，這種根據納米資料技能的創造，使低本錢光解水制氫成為可能；如果嫁接光伏電池技能，則可能催生制氫光伏工業，完成光伏發電和光解水制氫兩個綠色動力出產方法的結合。

這項效果引起了廣泛的重視，有人拿它跟當年名噪一時的“人造葉片”比較，并以為其出路愈加光亮。這項效果也使以色列政府近年來傾力打造的“腦力回流”科研平臺I-CORE分外有目共睹。近來，科技日報記者專訪了以色列理工學院太陽能燃料集優研討中心該項目首席研討員阿夫納·羅斯柴爾德教授。

納米資料技能帶來的革新

“用集成串聯光伏電池完成光解水制氫徹底可行，光伏發電的一起制氫、儲氫，氫燃料再用于彌補黑夜和陰天的發電需求。”羅斯柴爾德通知記者，“我們已找到一種方法來捕捉光，用超薄鐵氧化物薄膜，也就是用比工作用紙還薄5000倍的鐵銹，即三氧化二鐵來貯存光，這是完成高功率和低本錢的要害。”他們的研討效果發表在《天然資料》上，論文標題是《用超薄資料捕獲共振光完成水裂解》。

氧化鐵是一種常見的半導體資料，出產本錢低，在水里不易氧化、耐腐蝕、耐分化，比其他半導體資料體現更安穩。但它較低的導電性是研討人員面對的最大應戰。科研人員為此斗爭多年，盡力找尋光吸收分離和光生載荷收集之間的折衷計劃。

“我們的光捕獲計劃打破了這個瓶頸，氧化鐵超薄薄膜能夠有效地吸收光生電荷。”羅斯柴爾德說，“相似鏡面的薄膜被置于反射基板上，光線中的四分之一波長或更深的子波長被薄膜捕獲。一起向前和向后傳達的光波之間增強了吸收外表，光生電荷載體的吸收功率更好。”

談到這項發現的重大含義，羅斯柴爾德以為，這項科研效果使光伏發電和制氫一起進行成為可能。人們能夠設計制造出相對廉價的結合有超薄氧化鐵光電極的太陽能電池，這種太陽能電池徹底能夠選用根據硅資料或其他資料的傳統產品，但能一起完成光伏發電和制氫。他稱，這些電池完成了太陽能貯存，讓光伏發電不再受黑夜和陰天影響，這是傳統的光伏發電無法比擬的。

這項創造還能削減第二代光伏電池對極稀有金屬的用量，理論上講，在不獻身發電功能的基礎上，這種太陽能電池能節省90%的碲和銦等稀有元素。

水的耗費也是這樣的光伏電廠無法逃避的問題，羅斯柴爾德稱，現在他們運用淡水的實驗測算成果，其水的用量以及經濟性和傳統發電相差無幾。他們還將展開運用海水進行光解制氫的研討，并對此充滿信心。他稱，自去年底他們的科研效果發布以來，他們在進步制氫功率方面又取得了很大進步，理論上講，根據這種技能的光伏電廠現已能夠對抗傳統發電，其本錢平起平坐，如果考慮到綠色、環保、低碳等因素，這樣的光伏電廠現已具有優勢。

占用許多土地則是光伏電廠面對的另一個難題。羅斯柴爾德對此并不十分憂慮，他說，每個國家都有許多不能耕耘但光照充沛的土地，它們是建造光伏電廠的天然挑選，并且相對于其他用處占地，全面處理動力問題的用地需求并不過火。他以以色列為例，以色列全國路途占用土地是國土面積的3%，而經過這種新型光伏電廠徹底處理以色列電力需求只要國土面積的1%，就能徹底完成國家動力獨立，并徹底放棄石化動力。

完成清潔動力三步走

羅斯柴爾德剖析了完成人類清潔動力夢想的各種可能性，他以為比較風能、地熱能、核能、潮汐能等，太陽能光伏發電是迄今為止最為成功的清潔動力處理計劃，這種20年前僅用于軍事和太空的貴重的動力技能，現在現已變得十分老練和遍及，工業化程度很高。雖然有人還在質疑它的發電本錢，但就現在技能水平，在以色列光伏發電的單價現已與傳統電廠的電價趨同。如果將運轉周期放在30年的時間段進行對比，光伏電廠的發電本錢將低于現行電價。這其間還不包括傳統電廠存在的出產安全本錢和付出的環境污染價值。羅斯柴爾德稱，有一位以色列財政部前副總司長計算出的傳統電廠的實在價格是現在光伏發電的兩倍。

羅斯柴爾德并不看好生物燃料，他以為生物燃料的發電功率不高，天然界的光合作用需求許多土地。大規模開展生物燃料，人類會面對用有限土地出產食物或許出產燃料的兩難挑選，動力危機與糧食危機將交錯在一起。

事實上，許多國家現已把開展可再生動力的方針大幅度進步，如以色列現在是7%，2020年要到達20%；德國的方針是到2050年將可再生動力進步到80%。比較較風能和氫能，光伏發電現在開展最快。但光伏的致命傷是黑夜和陰天不能發電，如果小規模的光伏電廠能夠經過其他發電方法進行補償和平衡，大規模光伏發電則有必要處理太陽能燃料貯存問題。

應運而生的納米氧化鐵超薄膜制氫技能是一種高效人造光合作用，制氫才能10倍于天然界，嫁接現在十分老練的光伏技能，則可完成光解水制氫和光伏發電的完美結合。

羅斯柴爾德提出了處理清潔動力問題的三步走計劃：第一步將光伏發電的功率提升到10%，第二步把氫能體系加進去，第三步將淡水換成海水，“這就是完整含義的人類可持續開展藍圖”。