德国伊尔梅瑙理工大学（TU Ilmenau）、亥姆霍兹柏林材料与能源研究中心（HZB）、弗劳恩霍夫太阳能系统研究所（Fraunhofer ISE）与美国加州理工学院的研究人员组成的研究小组宣布，在用太阳能电解水分离氢（H2）的人工光合作用技术之一“Solar-To-Hydrogen（STH）”上，使太阳能转换为H2的能源转换效率达到了14％。据称耐久性为40小时以上。其技术详情，已在学术杂志《Nature Communications》上发表了论文。

    转换效率为15％时，将超过化石燃料

    STH是用与太阳能电池相同的元件来电解水、取代电力生成H2的技术。如果转换效率达到15％以上，且耐久性达到1000小时以上，就有望以4美元/kg以下的成本生成H2，其效益就有可能胜过化石燃料制H2。美国能源部（DoE）旗下的研究所国家可再生能源实验室（NREL）从2000年代后半段开始加速了STH的研究开发，提出了2015年使转换效率达到15％、耐久性达到约半年（实际为875小时），2020年达到20％、耐久性达到2年（实际为3500小时），2025年达到25％、耐久性达到10年（实际为17500小时）的目标。

    然而，此前的转换效率最高值为17年前的1998年达成的12.4％，耐久性不到24小时。而在最近的研究中，虽然耐久性较长，但转换效率在10％以下的开发案例较多。一般来说STH的转换效率和耐久性有此消彼长的关系，同时提高二者并非易事。

    耐久性由几秒提高到40小时以上

    此次试制的是由III-V族化合物构成的双结型STH元件。在由AlInP构成的Window层表面层叠催化剂层时，通过“以1nm以下的加工精度形成层表面”（论文第一作者、伊尔梅瑙理工大学的Matthias May），获得了高转换效率。但最初的耐久性只有几秒。据称用了一年时间进行改善，最终实现了40小时以上的耐久性。

    研究小组的成员之一，加州理工学院人工光合联合中心教授Hans-Joachim Lewerenz说，“我们正在接近转换效率15％、耐久性1000小时以上的目标。如果正在推进的降低元件界面上的载流子损失的研究取得成功，那么转换效率有望达到17％以上”。