Новый отчет эффективности солнечного к водороду (STH) составляет 16,2 процентов, превысив reported14 эффективность процента в 2015 международной командой, составленной из исследователей от Гельмгольца-Центрума Берлин, TU Ilmenau, Фраунгофер ИСЕ и Калифорнийский технологический институт. Статья по своей природе энергия назвала Прямое Солнечное к водороду Преобразование через Перевернутые Метаморфические Полупроводниковые схемы Архитектуры Мультисоединения, как новый отчет NREL был достигнут.
Авторы – Джеймс Янг, Майлс Штайнер, Райан Фрэнс, Джон Тернер, и Тодд Деуч, все от NREL и Хеннинга Дошера Марбурга Philipps-Universitat в Германии. У Дошера есть союз с NREL.Рекордная клетка PEC представляет существенное изменение от устройства понятия Тернер, развитый в NREL в 1990-х.И старые и новые процессы PEC используют стопки легко абсорбирующих тандемных полупроводников, которые погружены в кислотное/водное решение (электролит), где разделяющая воду реакция происходит, чтобы сформировать газы водорода и кислорода.
Но в отличие от оригинального устройства, сделанного из фосфида индия галлия (GaInP2), выращенный сверху арсенида галлия (GaAs), новая клетка PEC выращена перевернутой, сверху донизу, приведя к так называемому устройству перевернутого метаморфического мультисоединения (IMM).Это продвижение IMM позволило исследователям NREL заменять индиевым арсенидом галлия (InGaAs) обычные слои GaAs, повысив эффективность устройства значительно. Второй ключевой отличительный признак нового продвижения вносил очень тонкий алюминиевый индиевый фосфид (AlInP) «слой окна» сверху устройства, сопровождаемого вторым тонким слоем GaInP2. Эти дополнительные слои служили и чтобы устранить дефекты в поверхности, которые иначе уменьшают эффективность и частично защищать критические нижележащие слои от коррозийного решения для электролита, которое ухудшает полупроводниковый материал и ограничивает продолжительность жизни клетки PEC.
Начальный прорыв токаря создал интересный новый способ эффективно разделить воду, используя солнечный свет в качестве единственного энергетического входа, чтобы сделать возобновляемый водород. Другие методы, которые используют солнечный свет, влекут за собой дополнительные производящие потерю шаги. Например: Электричество, произведенное коммерческими солнечными батареями, можно послать через системы преобразования электроэнергии в электролизер, чтобы анализировать воду в водород и кислород в приблизительной эффективности STH 12 процентов. Прямой метод токаря установил длинно-непревзойденный рекорд эффективности STH 12,4 процентов, который был превзойден новой камерой NREL PEC.
Прежде чем технология PEC может быть коммерчески жизнеспособной, стоимость водородного производства должна снизиться, чтобы достигнуть цели САМКИ меньше чем 2$ за килограмм водорода. Длительные улучшения эффективности клетки и целой жизни необходимы, чтобы достигнуть этой цели.
Далее расширенная эффективность увеличила бы водородную производительность за область единицы, которая уменьшает водородную стоимость, уменьшая расходы баланса системы. Вместе с улучшениями эффективности длительность текущей конфигурации клетки должна быть значительно расширена вне ее нескольких часов эксплуатационной жизни, чтобы существенно снизить затраты.
Исследователи NREL активно преследуют методы увеличения продолжительности жизни устройства PEC в дополнение к дальнейшей прибыли эффективности.В то время как альтернативная конфигурация, где устройство не погружено в кислый электролит и вместо этого телеграфировано к внешнему электролизеру, решила бы проблему длительности, техноэкономический анализ, уполномоченный САМКОЙ, показал, что у затопленных устройств есть потенциал, чтобы произвести водород по более низкой цене.