来自荷兰埃因霍温理工大学(TU/e)和荷兰物质基础研究基金会(FOM)的研究人员今天(21日)在Nature Communications期刊上展示了一种极富潜力的太阳能电池雏形——新型电池将产生燃料而非传统电力。
该太阳能电池使用磷化镓(gallium phosphide)从水中获得纯净的氢气,并创新地在极小的纳米线中处理材料,消耗降低万倍的同时产量提高了十倍。
新型太阳能电池在通电后,引发化学反应,产生了燃料,这即是“太阳能燃料”(solar fuel)——它极有可能替代污染环境的传统燃料。即通过产生的电力来分解水(电解),获得的氢气将作为一种清洁燃料用于化工企业或者类似驱动汽车引擎的燃料电池。
同样的结果,现有的硅类太阳能电池和电解水电池结合虽然也可以做到却非常昂贵。因此许多研究人员倾向于寻找一种半导体材料——既可以将阳光转化成电荷,还能分解水,作为一种 “太阳能燃料电池”(solar fuel cell)。
TU/e和FOM的研究人员找到了他们的最佳答案——磷化镓(分子式GaP),一种被用于特定彩色发光二极管的化合物。
GaP有良好的导电性能,但是电池平板却不容易吸收光。研究人员通过用一种极小的GaP纳米线网解决了这个问题,该网长500纳米(nm),厚90纳米。改进后氢气的产量达到了2.9%,比之前提高了10倍。(1nm= 0.000001mm)然而距离上述硅电池联结得到的15%还远远不够。
“有了纳米线,我们用的GaP材料比平板电池少了万倍,电池价格便宜更多。”Bakkers指出,不仅是产量,还有许多地方需要改进。“此外,GaP还能从水中提取氧,然后你就有了可以暂时储存太阳能的燃料电池。所以,为了太阳能燃料的未来,绝不能错过磷化镓。”