由于太陽能的可用性不穩(wěn)定，研發(fā)出相應(yīng)的能量儲(chǔ)存解決方案就尤為緊迫了。其中一種選擇是使用太陽能電池內(nèi)生成的電能、以電解方式拆分水，從而生成可用作耐儲(chǔ)存燃料的氫氣。

　　HZB太陽能燃料研究所的工作人員利用其高效構(gòu)成對(duì)覆蓋的太陽能電池進(jìn)行改良，利用合適的催化劑從水中分解出氫氣。此類太陽能電池的作用類似于“人造樹葉”。但如果置于含水電解液中，太陽能電池會(huì)很快被腐蝕。目前，博士生Diana Stellmach發(fā)現(xiàn)一種防腐方式，即通過將催化劑嵌入可導(dǎo)電的聚合物中，然后將其裝到太陽能電池的兩個(gè)觸點(diǎn)表面；這一發(fā)現(xiàn)使Stellmach成為整個(gè)歐洲第一個(gè)提出此解決方案的研究人員。通過這種方式，敏感的電池觸點(diǎn)就被密封起來，從而既可以起到防腐的作用，又可以實(shí)現(xiàn)約3.7%的穩(wěn)定太陽能效率。

　　氫氣可用于儲(chǔ)存化學(xué)能量，且從適用性潛力來講其用途非常廣泛。氫氣可轉(zhuǎn)化為甲烷、甲醇等燃料，也可以直接在燃料電池內(nèi)發(fā)電。通過使用涂有合適催化劑且兩者之間可生成至少1.23W電壓的兩個(gè)電極，可將水分子電解拆分為氫氣和氧氣。

　　僅在太陽能可用于制造氫氣時(shí)，這一生產(chǎn)方式才變得有用，因?yàn)檫@將一次性解決兩個(gè)難題：在晴天條件下，多余的電能可產(chǎn)生氫氣，以用作燃料或用于夜間/陰天發(fā)電。

利用合適的催化劑從水中分解出氫氣

　　新型復(fù)雜薄膜技術(shù)

　　在HZB太陽能燃料研究所，研究人員正在研究可幫助實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的新方法。他們目前采用的是由HZB柏林光伏能力中心(PVcomB)定制的多個(gè)超薄硅層組成的光伏結(jié)構(gòu)，由于太陽能電池是由單個(gè)復(fù)雜模塊組成，因此這被稱為整體方法。工作人員隨后在電池的電觸點(diǎn)表面涂上用于拆分水的特殊催化劑。如果將此電池放入稀硫酸中，經(jīng)過日光照射后，觸點(diǎn)上將生成可用于拆分水的電壓。在此過程中，用于加速觸點(diǎn)處化學(xué)反應(yīng)的催化劑起著尤為關(guān)鍵的作用。

　　防腐性

　　PVcomB光伏電池的主要優(yōu)勢(shì)在于其“介質(zhì)覆蓋結(jié)構(gòu)”：光通過載體玻璃上的透明前觸點(diǎn)進(jìn)入，由于催化劑位于太陽能電池上（背側(cè)且與水/酸混合物相接觸），因此不存在不透明度。水/酸混合物具有腐蝕性，因此Diana Stellmach首先用約400納米厚的鈦涂層替換常用的鋅銀背面觸點(diǎn)。隨后，她配制一種可用于同時(shí)安裝催化劑和保護(hù)電池不被腐蝕的溶液：將RuO₂納米粒子與可導(dǎo)電聚合物(PEDOT：PSS)相混合，然后涂抹到電池的背面觸點(diǎn)以用作生成氧氣的催化劑。類似地，將用于生成氫氣的鉑催化劑涂抹到前觸點(diǎn)上。

　　穩(wěn)定的H₂生產(chǎn)

　　利用這一解決方案，實(shí)現(xiàn)了3.7%的能效，且保持穩(wěn)定在18小時(shí)以上。Sebastian Fiechter博士表示，“這樣一來，Stellmach就成為全歐洲第一個(gè)實(shí)現(xiàn)這種水拆分太陽能結(jié)構(gòu)的研究人員”，且可能也是全世界第一人，因?yàn)榫哂懈鞣N結(jié)構(gòu)的光伏薄膜目前均已被證實(shí)為不夠穩(wěn)定。

　　然而鉑和RuO₂等催化劑過于昂貴，最終需讓位于更為低廉的材料。Diana Stellmach已開始著手解決這一問題；她目前正在研究是否能將涂有硫化鉬的碳納米棒用作氫氣催化劑。（譯文/Viki）