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德國研究人員最近揭示了一種新的太陽能模組，能將高達 31.3%的陽光轉換為氫氣，將清潔燃料的生產推向商業化的現實。這個項目由弗賴堡的弗勞恩霍夫太陽能系統研究所（Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems, ISE）的科學家負責，他們將聚光光伏電池與質子交換膜（PEM）電解槽直接結合。研究團隊發現，這種集成設計消除了中間電力轉換的需求，並且使得能夠直接利用太陽能電池產生的電力進行水分解。
著名物理學家、世界上最有效的太陽能電池之一的開發者，同時也是弗勞恩霍夫 ISE III-V 光伏與聚光技術部門負責人的 Frank Dimroth 博士表示：「我們的新記錄顯示，氫氣可以非常高效地直接從陽光中生產。」該研究所是全球最大的太陽能研究機構之一，項目經理 Juan Francisco Martínez Sánchez 博士指出，該系統依賴於聚光光伏技術，而非傳統的太陽能面板。
馬丁內斯指出：「我們開發的光伏/電解模組使用的是所謂的聚光光伏技術。」直接陽光通過一組 Fresnel 透鏡陣列被集中，這是一種由多個小型 Fresnel 透鏡組成的光學部件，形成一個一維或二維的格子。然後，光線聚焦於高效的 III-V 多接面太陽能電池上，產生超過四伏特的開路電壓。
新型太陽能模組展示了高效氫氣生產的潛力
研究人員將這些太陽能電池直接連接到兩個串聯排列的質子交換膜（PEM）電解槽的陰極和陽極。他們仔細調整了兩種技術的電氣特性。因此，該系統能夠將電力直接轉換為氫氣生產，而無需中間轉換階段或能量損失。質子交換膜電解部門負責人 Tom Smolinka 博士指出：「對於氫氣的生產，我們將這些太陽能電池直接連接到兩個串聯的 PEM 電解槽的陰極和陽極，從而實現了兩者電氣特性的完美匹配。」
根據團隊的説法，這個概念驗證展示器的透鏡面積約為 9.92 平方英寸（64 平方釐米），但成功地在實際户外條件下展示了集成方法的可行性。在現場測試中，户外展示器將約 31.3%的進入太陽能轉換為儲存於氫氣中的化學能。該效率是根據燃料的高熱值計算的。這項技術使用的 III-V 太陽能電池目前被認為是世界上最有效的光伏設備，這些電池因其高性能和耐用性而長期應用於航天器中。
研究人員相信，聚光光伏系統也能使其在地面應用上經濟上可行。他們表示，結果顯示集成的光伏-電解系統在高效綠色氫氣生產方面的潛力。然而，儘管原型達到了創紀錄的效率，這項技術仍處於早期發展階段。Dimroth 在新聞發布會中提到：「開發仍處於早期階段，難以預測我們能多快實現具競爭力的系統。」目前他們正在尋找投資者以商業化這項技術。
Dimroth 最後表示：「為了進一步發展這一概念，我們正在尋求投資者來支持我們計劃中的新創公司 Clearsun Energy。」
項目 規格 透鏡面積 9.92 平方英寸（64 平方釐米） 效率 31.3%