如何将太阳能分解出干净能源氢气,是现在科学界重点研究方向,台大、台科大和东海大学团队开发最新技术,全球首次成功结合石墨烯和凹凸不平的硅基材,让太阳光吸收率达到80%以上,增加产氢效能。

台湾大学教授陈俊维、台湾科技大学教授黄炳照和东海大学教授王迪彦组成“新世代能源研究团队”,研发出超薄原子层材料,成功结合石墨烯和凹凸表面的硅基材料,开发出最新光电化学制氢技术,能以太阳光产生洁净氢能。

陈俊维教授指出,虽然太阳能被视为最重要的再生能源之一,但是太阳能却无法被储存和运输,因此如何有效利用太阳能直接将水分解,产生洁净能源“氢气”,是目前科学界重要的研究方向。

王迪彦教授表示,可是电解水目前还无法单独透过太阳光来分解,因为太阳光电阻还是很大,所以需要额外通电辅助,使用光电分解方式,一旦光的量增加,电压就能下降,电解水的成本也就能跟着减少。

陈俊维教授表示,目前最常用的光分解产氢的材料是“硅”,因为硅可吸收很广的太阳光谱且市场上容易取得,但是利用硅最大问题则是容易在电解液中遭酸碱腐蚀,而且本身高反射率较难吸收光。

陈俊维教授表示,本次研究最大的突破,是首次将三维结构、凹凸不平表面的硅成功与石墨烯贴合,由于石墨烯是单原子层碳材,在酸或碱的电解液中相当稳定,具有优异的抗酸碱腐蚀保护层,而且电流传输快又很透明,才不会挡住要给硅吸收的太阳光。

陈俊维教授指出,但是硅的反射率高,会造成光吸收不易,所以大多采用表面镀膜方式来增加吸收率,但是镀膜成本相对昂贵,而且平整的硅表面大概只能吸收65%的太阳光,而团队开发的三维材料可以吸收达80%以上,吸收的光多,产氢效能也就更高。

王彦迪教授说明,让凹凸不平的3D结构硅基材可以结合石墨烯,他们团队是第一个研发成功的,团队中的学生们,想到可以用软性高分子材料来贴合,透过硅吸收太阳光,再透过石墨烯把光转换成电,而且超薄的结构,可以增加透光度,让吸收光的效率更好。