賀!本系陳俊維教授研究團隊研發高效率吸光材料可增加太陽光分解氫效能

台灣學界研發高效率吸光材料 可增加太陽光分解氫效能

如何將太陽能分解出乾淨能源氫氣,是現在科學界重點研究方向,台大、台科大和東海大學團隊開發最新技術,全球首次成功結合石墨烯和凹凸不平的矽基材,讓太陽光吸收率達到80%以上,增加產氫效能。

台灣大學教授陳俊維、台灣科技大學教授黃炳照和東海大學教授王迪彥組成「新世代能源研究團隊」,研發出超薄原子層材料,成功結合石墨烯和凹凸表面的矽基材料,開發出最新光電化學製氫技術,能以太陽光產生潔淨氫能。

陳俊維教授指出,雖然太陽能被視為最重要的再生能源之一,但是太陽能卻無法被儲存和運輸,因此如何有效利用太陽能直接將水分解,產生潔淨能源「氫氣」,是目前科學界重要的研究方向。

王迪彥教授表示,可是電解水目前還無法單獨透過太陽光來分解,因為太陽光電阻還是很大,所以需要額外通電輔助,使用光電分解方式,一旦光的量增加,電壓就能下降,電解水的成本也就能跟著減少。

陳俊維教授表示,目前最常用的光分解產氫的材料是「矽」,因為矽可吸收很廣的太陽光譜且市場上容易取得,但是利用矽最大問題則是容易在電解液中遭酸鹼腐蝕,而且本身高反射率較難吸收光。

陳俊維教授表示,本次研究最大的突破,是首次將三維結構、凹凸不平表面的矽成功與石墨烯貼合,由於石墨烯是單原子層碳材,在酸或鹼的電解液中相當穩定,具有優異的抗酸鹼腐蝕保護層,而且電流傳輸快又很透明,才不會擋住要給矽吸收的太陽光。

陳俊維教授指出,但是矽的反射率高,會造成光吸收不易,所以大多採用表面鍍膜方式來增加吸收率,但是鍍膜成本相對昂貴,而且平整的矽表面大概只能吸收65%的太陽光,而團隊開發的三維材料可以吸收達80%以上,吸收的光多,產氫效能也就更高。

王彥迪教授說明,讓凹凸不平的3D結構矽基材可以結合石墨烯,他們團隊是第一個研發成功的,團隊中的學生們,想到可以用軟性高分子材料來貼合,透過矽吸收太陽光,再透過石墨烯把光轉換成電,而且超薄的結構,可以增加透光度,讓吸收光的效率更好。

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