伊利諾大學研發新材料方案有望促進光伏電池轉換效率

　　美國伊利諾大學材料科學與工程系助理教授萊恩?馬丁(Lane Martin)認為，在設計下一代太陽能轉換系統之時，首先應該研發更能有效利用太陽能光譜的方案。”

　　馬丁表示：“這是一種全新的接近物質的基礎方式。通過這些材料，我們能夠設想出清潔燃料、廢水凈化與修復的無碳能源生產工藝。”

　　二氧化鈦與其它“金屬”氧化物能夠大幅提升可見光的吸收量，并促進能源設施太陽能光譜的效率利用率。憑借凝聚物理學、半導體設備工程學以及光化學，馬丁研究小組研發出由這兩種物質結合而成的高性能太陽能光催化劑。

　　馬丁表示，限制氧化物系光伏或光催化劑系統性能的主要障礙在于寬帶隙材料可見光吸收不良。適用于這些設施的氧化物候選材料應該是銳鈦礦型二氧化鈦。鑒于化學穩定性、低成本、無毒等性能，該材料是被廣泛研究的光催化劑。

　　不過，作為染色敏化的太陽能電池的主體，光吸收燃料的存在是造成寬帶隙材料可見光線吸收不足的主要原因。

　　論文的第一作者Sungki Lee表示：“據我們觀察，SrRuO3不尋常的電子結構也是造成光學性質不如預期的原因之一。不過，通過將該材料與二氧化鈦結合在一起，我們能夠提高可見光的吸收率以及光催化劑的活性。”

　　SrRuO3可見光吸收率強。據上圖可見，SrRuO3吸收可見光量是TiO2的75倍。受到載流子注入的驅動，TiO2與SrRuO3結構、化學與電子的兼容性能夠制造出具有光催化反應及光伏活力加強的異質結

　　Lee補充道：“SrRuO3是一種電子氧化物，具有金屬性質的溫度、交互巡回式鐵磁性，并可作為一種傳導性電極廣泛應用于金屬氧化物異質結構之中。”

　　通過光激發載流子注入工藝，研究人員將SrRuO3與TiO2結合，創造出一種新型異質結構。該新型結構具有新穎的光學性質，光電化學性能可提供一種有趣的新方式，促進光催化劑的活性并進一步提高其它金屬氧化物的潛在應用。

　　該項研究可提供一種新途徑，足以給可見光感光材料帶來挑戰，并可進行美國的臨時ZL申請。該研究工作主要得到碳中和能源(I2CNER)研究國際機構、日本九州大學以及美國伊利諾伊大學的聯合支持。

　　伊利諾伊大學機械科學與工程系教授Petros Sofronis表示：“I2CNER項目將部分全球領先的能源研究人員匯聚一堂。”

　　“馬丁研究組的科研成功表明，I2CNER項目不僅僅是一個國際合作實驗，它更體現出全球在追求綠色創新、削減二氧化碳排放量、促進基礎科學以及研發環保可持續性能源技術解決方案方面的一致努力。”