ISEN對(duì)太陽(yáng)能研究的兩大方向

據(jù)外媒報(bào)道，西北大學(xué)可持續(xù)發(fā)展與能源研究所（ISEN）對(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行研究，其研究方向主要分為兩大類：太陽(yáng)能發(fā)電和太陽(yáng)能燃料。首先，太陽(yáng)光可以用來(lái)發(fā)電，比如硅太陽(yáng)能電池；其次，其能量也可以轉(zhuǎn)化為其他方式，比如用于制造液體燃料。西北大學(xué)化學(xué)系教授Michael Wasielewski表示：“所謂的太陽(yáng)能燃料，實(shí)際上是利用太陽(yáng)光來(lái)驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生燃料，比如把二氧化碳帶回燃料中?！?/p>

從本質(zhì)上講，太陽(yáng)能燃料是將來(lái)自太陽(yáng)的能量轉(zhuǎn)化為一種可儲(chǔ)存、可使用的能源形式，如液體燃料。想象一下，一塊硅電池太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的電力來(lái)驅(qū)動(dòng)水電解器（而不是送入電網(wǎng)），電解器再將水分解成氧和氫，后者可以轉(zhuǎn)化為氫燃料。這是一種簡(jiǎn)單的太陽(yáng)能燃料，所使用的是當(dāng)前通用技術(shù)。

由于使用和分配氫燃料的基礎(chǔ)設(shè)施不足，這項(xiàng)技術(shù)并沒(méi)有得到廣泛使用。Wasielewski說(shuō)：“如果你能開(kāi)發(fā)一種可以應(yīng)用于當(dāng)前汽車技術(shù)的液體燃料，那就很有吸引力了。例如，你可以利用甲醇來(lái)為汽車提供動(dòng)力。那樣我們就可以像現(xiàn)在一樣擁有標(biāo)準(zhǔn)的燃料加注站了?！?/p>

生產(chǎn)太陽(yáng)能燃料可能需要通過(guò)集成系統(tǒng)，將導(dǎo)致氣候變化的二氧化碳從大氣中分離出來(lái)，并將其轉(zhuǎn)化為甲醇或一氧化碳，這是化學(xué)工業(yè)中經(jīng)常使用的。原則上，這有助于取代化石燃料，并減少二氧化碳排放，緩解氣候變化。Wasielewski稱，生產(chǎn)太陽(yáng)能燃料時(shí)，不必局限于有太陽(yáng)能電池板的集中式設(shè)施。最終可能會(huì)出現(xiàn)一些系統(tǒng)，將陽(yáng)光吸收機(jī)制和燃料的化學(xué)轉(zhuǎn)化機(jī)制整合至一層膜中。

Wasielewski認(rèn)為，想要真正使用太陽(yáng)能燃料，可能還需要十年甚至更長(zhǎng)時(shí)間。ISEN等機(jī)構(gòu)正在努力改進(jìn)太陽(yáng)能電池，這也將促進(jìn)太陽(yáng)能燃料的發(fā)展。他說(shuō)：“我們正在嘗試一種相對(duì)較新的太陽(yáng)能電池生產(chǎn)方法。普通的硅太陽(yáng)能電池實(shí)際上會(huì)丟棄整個(gè)光譜藍(lán)端的陽(yáng)光。”ISEN的研究人員嘗試?yán)靡环N單線態(tài)裂變工藝（singlet fission）來(lái)利用被浪費(fèi)的藍(lán)光?！霸趩尉€態(tài)裂變過(guò)程中，當(dāng)某些分子吸收藍(lán)光時(shí)，你最終會(huì)在系統(tǒng)中以一對(duì)的代價(jià)得到兩對(duì)帶電粒種。”

通常情況下，參與單線態(tài)裂變的分子并不復(fù)雜：紅色汽車漆中使用的分子便是有效例證。在傳統(tǒng)硅太陽(yáng)能電池中利用單線態(tài)裂變，比如在電池上覆以涂層，可以將其最大效率提高達(dá)12%。

ISEN研究人員還在研究其他幾種材料，以制造效率更高、成本更低的太陽(yáng)能電池，或改進(jìn)太陽(yáng)能電池。有機(jī)光伏（OPV）由廉價(jià)、靈活的材料制成，可用于不同的地方。

結(jié)晶鈣鈦礦技術(shù)也為捕捉太陽(yáng)能奠定良好基礎(chǔ)。Wasielewski表示：“這種技術(shù)具有成本低、易于生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)?！彼赋?，在鈣鈦礦方面，西北大學(xué)做出了一些開(kāi)創(chuàng)性工作。鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池發(fā)展面臨一定挑戰(zhàn)，也存在一系列可能的解決方案，包括封裝電池以保護(hù)其免受水污染，以及用錫代替有毒的鉛。Wasielewski說(shuō)：“挑戰(zhàn)是存在的，但我認(rèn)為，隨著鈣鈦礦和OPV的展，以及利用單線態(tài)裂變等助推效應(yīng)，將會(huì)有很多很酷的東西出現(xiàn)，促進(jìn)下一代太陽(yáng)能電池發(fā)展?！?br /> 責(zé)任編輯：YYX