一种新型太阳能电池可以比任何其他技术更有效地将液态水转化为清洁氢燃料10倍，并且在此过程中使用的贵重材料减少10,000倍。
这些新型太阳能电池原型由荷兰研究人员发明，其秘密在于磷化镓纳米线，它可以将水分解成氢和氧成分，比过去使用的电池和半导体材料更便宜、更有效。
太阳能电池技术的效率在过去十年中得到了显着提高，目前正在为德国提供至少有一半的国家能源需求。今年早些时候在荷兰，已宣布一条 70 米长的小路覆盖着太阳能电池，产生的电力足以为一个家庭提供一年的电力。
在过去的几年里，科学家们一直在研究如何利用太阳能电池来生产燃料和电力，从而更进一步。梦想是有一天我们只使用太阳的无限能量，不仅为我们的家庭提供动力，还为我们的汽车、火车和公共汽车提供动力。
先前的研究表明，将现有的硅太阳能电池连接到水分解电池可以产生氢燃料，但它肯定不是一个足够便宜的工艺，无法成为现实的替代方案。最有前途的选择是使用某种半导体材料，它可以将阳光转化为电荷，同时将水分解成可用的组件，例如一体化太阳能燃料电池，但半导体材料也不便宜。
埃因霍温理工大学的一个团队研究了磷化镓 (GaP) 的潜力，它是一种镓和磷化物的化合物，也用于生产红色、橙色和绿色 LED 灯，并且在它的电气特性。但磷化镓的生产成本昂贵，而且当用于大型平板时，它无法像可行的太阳能电池系统所需的那样有效地吸收阳光。因此，研究人员尝试生产一种厚度为 90 纳米、长度为 500 纳米的微小磷化镓纳米线网格，并将其与现有的太阳能电池技术集成。
他们最终不仅比用磷化镓建造平坦表面少使用了 10,000 颗磷化镓，而且还发现了一种制造太阳能燃料的全新方法。 “这立即将氢气产量提高了 10% 至 2.9%，”新闻稿解释说。“这是 GaP 电池的记录，尽管这距离与电池耦合的硅电池所达到的 15% 仍有一定差距。”
该团队认为，在生产太阳能燃料时，我们不仅应该考虑产量，还应该考虑系统的成本，因为如果它不比我们从化石燃料中获得的成本便宜，就没有人会使用它。不管它对环境有多大好处。他们现在面临的挑战是弄清楚如何提高磷化镓栅极的产量，以便他们的太阳能电池能够满足 15% 的电池产量。
“对于纳米线，我们需要的珍贵 GaP 材料比具有平坦表面的电池少 10,000 个。这使得此类电池可能会便宜得多，”首席研究员埃里克·巴克斯说。 “此外，GaP还能够从水中提取氧气——这样你实际上就拥有了一个燃料电池，可以在其中暂时储存太阳能。简而言之，对于太阳能燃料的未来，我们不能再忽视磷化镓了。”
结果已发表于自然通讯。
