2016年8月24日 星期三

初看鐵鏽太陽能電池

Can you store solar energy in rust and water?

By Kate Kershner


當石油變得更貴、水力壓裂法對環境的損害,一場尋找便宜又環保的能源競賽已然開始。有時候,他們腦力激盪出來的第一個想法都怪怪的,但是接之而來的就越趨成熟。這是一些極為聰明的科學家想事情的過程,更好的事,那些想法真的比較便宜。

用太陽能製造氫氣的想法已經流傳有一陣子了。在 1990 年代,就有一群來自瑞士洛桑聯邦理工學院的學者找到一個原創方法從水製造氫氣。把水分解成氫氣和氧氣,乍聽之下像是科學家們怪怪的行話,但其實他很好理解。基本上而言,就是用半導體誘發製造氧氣的反應,讓太陽能電池釋放氫氣,當然電子和太陽光的參與也是很重要的。


正如我們所說,瑞士的團隊已經在 20 年前成功的掌握這技術。但是在 2012 年,他們給自己要求不要再那麼貴的成本下完成這實驗。那麼原本有多貴呢? 一個美國的團隊做出了功效 12.4% 的相似產品,12.4% 對太陽能的功效已經很高了,他們可以完全利用將近 1/8 的太陽能。可惜的是,這項產品的價格令人屏息,每十公分平方就需要一萬美金的價格...完全沒有價格競爭力。

所以,為什麼有科學家樂觀的預測 10% 功效只需要花每平方公尺 80 塊美金?那些科學家們打算把太陽能存到鐵鏽和水裡。

正如我們所說,這項裝置包含氧化半導體及染料敏化太陽能電池。氧氣的形成在於具有鐵鏽陽極(電流流入),氫氣的形成是在陰極的部分(電流流出)。當這項反應進行時,電子被困在染料敏化太陽能電池裡產生電荷,然後氫氣被釋出了,於是,能量被儲存了。


但誠如我們所說,價格一直都是很大的挑戰。他們不是用那種很豪華的半導體(用來開始製氧),他們則是用很容易找到的鐵鏽。但是,鐵鏽是個很糟的半導體。以色列理工的學者嘗試著去解決這問題,他們在有效率的半導體上打上一層薄薄的鐵鏽。同樣的洛桑聯邦理工,他們用鐵氧化物佐以矽氧化物並在上面塗上一層鋁氧及銅氧化物來增強效能。

這代表科學家找到了方法來產生電和氫氣,可以隨時儲存能量,不只太陽光照耀時。一直被看好的太陽能有如此長足的進步實在令人興奮。讓這種電池有更高的能效著實令人興奮,科學家的投入也努力將之推向商業化,我一直幻想有一天,我的車子是用過期的低糖汽水來運行。

<編按>原文作者寫作風格非常隨意,很親民