以色列理工學(xué)院太陽能燃料集優(yōu)研究中心（I-CORE）的科學(xué)家研發(fā)出了一種新的光解制氫方法，這種基于納米材料技術(shù)的發(fā)明，使低成本光解水制氫成為可能；假如嫁接光伏電池技術(shù)，則可能催生制氫光伏產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電和光解水制氫兩個綠色能源生產(chǎn)方式的結(jié)合。

這項(xiàng)成果引起了廣泛的關(guān)注，有人拿它跟當(dāng)年名噪一時的人造葉片比較，并認(rèn)為其前途更加光明。這項(xiàng)成果也使以色列政府近年來傾力打造的腦力回流科研平臺I-CORE格外引人注目。近日，科技日報(bào)記者專訪了以色列理工學(xué)院太陽能燃料集優(yōu)研究中心該項(xiàng)目首席研究員阿夫納羅斯柴爾德教授。

納米材料技術(shù)帶來的革命

用集成串聯(lián)光伏電池實(shí)現(xiàn)光解水制氫完全可行，光伏發(fā)電的同時制氫、儲氫，氫燃料再用于補(bǔ)充黑夜和陰天的發(fā)電要。羅斯柴爾德告訴記者，我們已找到一種方式來捕捉光，用超薄鐵氧化物薄膜，也就是用比辦公用紙還薄5000倍的鐵銹，即三氧化二鐵來儲存光，這是實(shí)現(xiàn)高效率和低成本的關(guān)鍵。他們的研究成果發(fā)表在《自然材料》上，論文題目是《用超薄材料捕獲共振光實(shí)現(xiàn)水裂解》。

氧化鐵是一種常見的半導(dǎo)體材料，生產(chǎn)成本低，在水里不易氧化、耐腐蝕、耐分解，比其他半導(dǎo)體材料表現(xiàn)更穩(wěn)定。但它較低的導(dǎo)電性是研究人員面對的最大挑戰(zhàn)?？蒲腥藛T為此奮斗多年，努力找尋光吸收分離和光生載荷收集之間的折衷方法。

我們的光捕獲方法打破了這個瓶頸，氧化鐵超薄薄膜能夠有效地吸收光生電荷。羅斯柴爾德說，類似鏡面的薄膜被置于反射基板上，光線中的四分之一波長或更深的子波長被薄膜捕獲。同時向前和向后傳播的光波之間增強(qiáng)了吸收表面，光生電荷載體的吸收效率更好。

談到這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)的重大意義，羅斯柴爾德認(rèn)為，這項(xiàng)科研成果使光伏發(fā)電和制氫同時進(jìn)行成為可能。人們可以設(shè)計(jì)制造出相對廉價的結(jié)合有超薄氧化鐵光電極的太陽能電池，這種太陽能電池完全可以采用基于硅材料或其他材料的傳統(tǒng)產(chǎn)品，但能同時實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電和制氫。他稱，這些電池實(shí)現(xiàn)了太陽能儲存，讓光伏發(fā)電不再受黑夜和陰天影響，這是傳統(tǒng)的光伏發(fā)電無法比擬的。

這項(xiàng)發(fā)明還能減少第二代光伏電池對極稀有金屬的用量，理論上講，在不犧牲發(fā)電性能的基礎(chǔ)上，這種太陽能電池能節(jié)約90%的碲和銦等稀有元素。

水的消耗也是這樣的光伏電廠無法回避的問題，羅斯柴爾德稱，目前他們使用淡水的試驗(yàn)測算結(jié)果，其水的用量以及經(jīng)濟(jì)性和傳統(tǒng)發(fā)電相差無幾。他們還將開展使用海水進(jìn)行光解制氫的研究，并對此充滿信心。他稱，自去年底他們的科研成果公布以來，他們在提高制氫效率方面又取得了很大進(jìn)步，理論上講，基于這種技術(shù)的光伏電廠已經(jīng)可以匹敵傳統(tǒng)發(fā)電，其成本不相上下，假如考慮到綠色、環(huán)保、低碳等因素，這樣的光伏電廠已經(jīng)具備優(yōu)勢。