Technion-Israel Institute of Technology的研究人员已经开发出一种仅利用太阳和超薄氧化铁膜将水分子分解为氢和氧的新方法。无疑,这项技术突破将导致更有效,更便宜的太阳能存储方式。
通过利用太阳分解水分子并生成氢基燃料,可以在任何时间,任何地方使用太阳的能量,而不仅是那些有助于直接利用太阳能的能量。研究人员认为,这可能是替代化石燃料的主要因素。
材料科学与工程系首席研究员艾夫纳·罗斯柴尔德(Avner Rothschild)表示:“我们的方法尚属首次。”“我们发现了一种将光捕获在超薄的氧化铁膜中的方法,该氧化铁膜的厚度比普通办公用纸薄5,000倍。这是实现高效率和低成本的关键。”氧化铁,也称为铁锈,作为半导体材料有许多明显的好处;美国技术协会的新闻稿指出,它非常普遍,生产非常廉价,在水中稳定,并且与其他半导体相反,它“可以氧化水而自身不会被氧化,腐蚀或分解”。但是,使用它仍然存在挑战,其中最大的挑战是其较差的电传输性能。“研究人员多年来一直在光吸收和光生电荷载流子通过重组而消失之前的分离和收集之间进行权衡,为此进行了艰苦的努力。”
Rothschild教授说:“我们的捕光方案克服了这种折衷,可以有效吸收光生载流子的超薄膜,”“光线被困在镜状背反射器基板上的四分之一波长甚至更深的亚波长膜中。向前和向后传播的波之间的干扰增强了靠近表面的光吸收,并且在光生电荷载流子消失之前被收集起来。”
这创造了制造便宜的太阳能电池的潜力,该太阳能电池可以结合超薄氧化铁光电极和常规光伏电池。同时产生电能和氢气,这些太阳能电池将能够有效地存储能量,以供每天24小时随时使用,这是与常规光伏电池相比的重要优势。太阳能的主要批评之一是在多云时无法发电,但是这项新技术可以解决这一问题。
而且由于新技术仅使用非常普通的材料,因此在减少太阳能电池板中昂贵的稀土元素的使用方面可以走很长的路要走,大多数稀土元素是从地缘政治竞争者那里进口的,从而减少了碲和铟等稀有元素的使用。高达90%,而不会损失性能。
这项新研究刚刚发表在《自然材料》杂志上。
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