Tell us more, we’ll 

Enlighten Your Ideas!

2021 Nat. Commun.:SOEE 15.4%!新組成SFB促進開發實用太陽能電池

因精准才能頂尖!

  Nature Communications (IF 14.919) 在2021年1月刊登美國威斯康辛大學Song Jin、香港城市大學Jr-Hau He等人的研究。由於對於乾淨與可再生的能源需求日益增長,刺激了對於間歇性能源-太陽能同步轉換和儲存技術的發展。其中若使用太陽能驅動的光電化學 (photoelectrochemical, PEC) 水分解所產生的氫氣與還原二氧化碳作為生產燃料,可用於收集太陽能並將其以化學能型態儲存。然而實際的PEC技術仍存在一些問題,如在PEC條件下許多光電極材料的穩定性差,需要額外的燃料電池裝置來再生來自太陽能燃料的電力等問題。因此,將光伏 (photovoltaic, PV) 或可再生PEC電池與氧化還原液流電池 (redox flow battery, RFB) 單片集成所產生的太陽能液流電池 (solar flow battery, SFB),已成為一種替代方法來解決傳統PEC技術的困難。

  但最近高太陽能輸出電效率 (solar-to-output electricity efficiency, SOEE ) 被證明在SFB中,所使用的複雜多結光電極在實際應用中並不理想。此篇研究,作者們提出一種更穩定且效率好的集成SFB,是由具有n-p-n夾層設計的背照式單結GaAs光電極所構成。

Schematic design PV performance SJ-GaAs solar cell

SJ-GaAs太陽能電池和SFB器件的原理圖設計及其光伏性能。

  過程中作者使用光焱科技QE-R量子效率測量系統等儀器進行實驗與數據量測。結果發現,GaAs SFB的合理電位匹配模擬和操作條件優化,使得單結SFB器件的SOEE達到15.4%。另外,中性pH電解質中的TiO2保護層和強大的氧化還原對,使SFB能夠在408h (150次循環) 內實現穩定循環。這些結果,促使更實用太陽能電池的使用,其具有更高的光電流密度但相對較低的光電壓,以用於高性能的SFB,並期望能夠實現離網電氣化應用,例如太陽能家庭系統,為進一步開發實用SFB拓展新的道路。

  量子效率測量系統除了用於鈣鈦礦太陽能電池的EQE (External Quantum Efficiency) 光譜分析,同時對於太陽能電池在太陽光模擬器下的短路電流,也提供了Jsc (short-circuit current density)的比對,以證明實驗的真確性!

SFB cycling matching simulation characteristic solar cell

電位匹配模擬及SFB循環特性。(c) 電池電位 (藍色) 和光電流密度 (紅色) vs.循環期間集成 SFB 設備的時間。透過使用使用 BTMAP-Fc 和 NMe-TEMPO 氧化還原對,10個SFB循環週期其平均SOEE為15.4%令人印象深刻。

SFB performance comparison solar cell

SFB的性能與過去具有代表性的數據比較。

本文關鍵字:光電化學、photoelectrochemical、太陽能液流電池、solar flow battery、量子效率、Quantum Efficiency

原文:https://doi.org/10.1038/s41467-020-20287-w

Leave a Reply

回到頂端
Join Our Newsletter
Subscribe now to Enlitech Light Simulator and Quantum Efficiency newsletter.