德國伊爾梅瑙理工大學(xué)（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(tǒng)研究所（Fraunhofer ISE）與美國加州理工學(xué)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(shù)之一“Solar-To-Hydrogen（STH）”上，使太陽能轉(zhuǎn)換為H2的能源轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了14％。據(jù)稱耐久性為40小時(shí)以上。其技術(shù)詳情，已在學(xué)術(shù)雜志《Nature Communications》上發(fā)表了論文。

轉(zhuǎn)換效率為15％時(shí)，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(shù)。如果轉(zhuǎn)換效率達(dá)到15％以上，且耐久性達(dá)到1000小時(shí)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(shí)驗(yàn)室（NREL）從2000年代后半段開始加速了STH的研究開發(fā)，提出了2015年使轉(zhuǎn)換效率達(dá)到15％、耐久性達(dá)到約半年（實(shí)際為875小時(shí)），2020年達(dá)到20％、耐久性達(dá)到2年（實(shí)際為3500小時(shí)），2025年達(dá)到25％、耐久性達(dá)到10年（實(shí)際為17500小時(shí)）的目標(biāo)。

然而，此前的轉(zhuǎn)換效率最高值為17年前的1998年達(dá)成的12.4％，耐久性不到24小時(shí)。而在最近的研究中，雖然耐久性較長，但轉(zhuǎn)換效率在10％以下的開發(fā)案例較多。一般來說STH的轉(zhuǎn)換效率和耐久性有此消彼長的關(guān)系，同時(shí)提高二者并非易事。

耐久性由幾秒提高到40小時(shí)以上

此次試制的是由III-V族化合物構(gòu)成的雙結(jié)型STH元件。在由AlInP構(gòu)成的Window層表面層疊催化劑層時(shí)，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(xué)的Matthias May），獲得了高轉(zhuǎn)換效率。但最初的耐久性只有幾秒。據(jù)稱用了一年時(shí)間進(jìn)行改善，最終實(shí)現(xiàn)了40小時(shí)以上的耐久性。

研究小組的成員之一，加州理工學(xué)院人工光合聯(lián)合中心教授Hans-Joachim Lewerenz說，“我們正在接近轉(zhuǎn)換效率15％、耐久性1000小時(shí)以上的目標(biāo)。如果正在推進(jìn)的降低元件界面上的載流子損失的研究取得成功，那么轉(zhuǎn)換效率有望達(dá)到17％以上”。（記者：野澤哲生）