斯坦福大學(xué)研究人員在不同溫度條件下測試三種金屬氧化物,分別是釩酸鉍、氧化鈦和氧化鐵,所獲結果超出預想:溫度升高時(shí),電子通過(guò)這三種氧化物的速率加快,所產(chǎn)生的氫氣和氧氣量相應增加。而以陽(yáng)光加熱金屬氧化物,所產(chǎn)生的氫氣可以增加一倍。三種金屬氧化物中,加熱釩酸鉍取得的效果最為明顯。研究人員推測加熱其他金屬氧化物可能同樣有效,后續研究將測試更多材料。
斯坦福大學(xué)材料科學(xué)和工程系助理教授闕宗仰主持這項研究。他與同事們相信,這一研究突破或許可以讓太陽(yáng)能電池大規模儲存能量成為現實(shí),改變人類(lèi)生產(chǎn)、儲存和消耗能源的方式。
闕宗仰說(shuō):“綜合利用熱量和陽(yáng)光,以金屬氧化物為轉換材料,借助對水分子的分解,高效儲存太陽(yáng)取之不盡的能量,可以按需供應能源。”
金屬氧化物之所以現階段沒(méi)有被用于制作太陽(yáng)能電池,是因為光電轉換效率低于硅,尤其在可見(jiàn)光和紫外線(xiàn)范圍內。但是,闕宗仰介紹,硅太陽(yáng)能電池只能利用陽(yáng)光所攜能量中相當小的一部分。
此前,研究者普遍認為金屬氧化物太陽(yáng)能電池與硅太陽(yáng)能電池一樣,溫度升高時(shí)轉換效率會(huì )降低。這項研究不僅消除這一“誤解”,而且得出完全相反結論。金屬氧化物成本遠低于硅,且來(lái)源豐富、加工簡(jiǎn)單,應用前景值得期待。
闕宗仰設想,分解水分子所獲氫氣,可以直接用作燃料,譬如為汽車(chē)提供動(dòng)力,而“排放物”則是水。始于陽(yáng)光、終于水,不增加大氣二氧化碳含量,是一個(gè)“碳平衡循環(huán)”。