Встановлено новий світовий рекорд ефективності отримання водню за допомогою сонячної енергії

Цей рекорд, отримані за допомогою технології фотоелектрохімічного процесу розщеплення води, склав 16.2 відсотка, а попередній рекорд, встановлений в 2015 році міжнародною групою вчених, становив 14 відсотків.

Фотоелектрохімічні перетворюючі осередки, за допомогою яких було встановлено рекорд ефективності, є модернізованим варіантом осередків, розроблених групою Джона Тернера (John Turner) в 1990-х роках в стінах лабораторії NREL. І в старих і в нових осередках використовуються багатошарові структури, виготовлені з тандемних напівпровідникових матеріалів, занурені в розчин кислотного електроліту. На відміну від оригінального пристрою, виготовленого переважно з фосфіду індію-галію (GaInP2), шар якого був вирощений поверх шару арсеніду галію (GaAs), новий осередок має дзеркально перевернуту структуру.

Такі зміни структури дозволили дослідникам замінити деякі з шарів арсеніду галію шарами арсеніду галію-індію. Крім цього, в структуру нового осередку був введений додатковий верхній шар фосфіду алюмінію-індію (AlInP), призначенням якого було усунення що виникають при виробництві дефектів поверхні, які знижують ефективність осередки і зменшують її робочий ресурс.

Слід зазначити, що використання багатошарових напівпровідників є новим і перспективним способом прямого розщеплення води за допомогою тільки енергії сонячного світла. Інші методи, в яких використовується енергія сонячного світла, використовують сонячні батареї для отримання електрики, яке подається в пристрій електрохімічного розщеплення води, в електролізер. За рахунок багаторазового перетворення енергії ефективність найкращих таких систем не перевищує 12 відсотків, а ефективність навіть самого першого пристрою прямого “сонячного” розщеплення води на кисень і водень, відразу склала 12.4 відсотка.

І на завершення слід зазначити, що дані роботи були проведені вченими в рамках проекту американського Міністерства енергетики, кінцевою метою якого є отримання водню за допомогою екологічно чистої енергії за вартістю не більше двох доларів за кілограм. І навіть з урахуванням нової рекордної ефективності нові осередки не відповідають всім встановленим Міністерством критеріям і вимогам. Крім цього, нова конструкція сонячних водневих осередків ще не забезпечує того рівня надійності і довговічності, який потрібно для практичного їх використання для отримання водневого палива. Але вчені з NREL активно продовжують роботи за вказаним напрямком і, цілком ймовірно, що їм вдасться в майбутньому знайти підходящі рішення якщо не всіх, то більшості з перерахованих вище проблем.