日本理研开发出将太阳能高效率转换为氢的低成本简易系统

13 05月 2015

2015-05-13 09:05

日本理化学研究所4月28日宣布，构筑了将太阳能转换为氢储藏的低成本简易系统，能源转换效率达到15.3％。这是理研社会知识创造事业创新推进中心中村特别研究室的中村振一郎特聘研究员和藤井克司客座研究员(东京大学特聘教授)等人组成的研究小组取得的成果。

该研究小组开发了利用电化学方法将可再生能源发电的电力转换为氢进行储藏的系统。植物在叶片中利用“天线机制”这一精妙的纳米结构进行光合作用，储藏碳水化合物。研究小组运用光合作用的机制，以利用锯齿状截面构造的“菲涅尔透镜”聚光的串联(多结)型太阳能电池为电源，通过水分解电化学单元生成氢进行了储藏。

研究小组讨论了通过串联太阳能电池将电压提高到可以电解水的水平，而且能源损失最低的连接方法，最终成功地将太阳能转换为氢的转换效率提高到了15.3％。

研究小组评测发现，利用以往的硅太阳能电池和电化学单元将光转换为氢的转换效率在串联三个硅太阳能电池时为2.0％，串联4个时为6.1％，转换效率均不高。据称这主要是因为，将硅太阳能电池自身的光转换为电气的转换效率比较低。

串联两个串联型电池，三个电化学单元时的电流-电压特性(出处：理化学研究所)

通过采用可运用菲涅尔透镜根据太阳的位置高效率聚光的串联型太阳能电池，光转换为氢的转换效率大幅提高到12.2％。另外，通过串联两个串联型太阳能电池，串联三个电化学单元，使太阳能电池的最大输出电压和电化学单元的工作电压接近，转换效率提高到了15.3％。