弗劳恩霍夫实现31.3%光伏制氢效率

中化新网讯 日前，德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所（Fraunhofer ISE）宣布，其开发的基于微聚光光伏（micro-CPV）耦合质子交换膜（PEM）电解的光伏水解制氢系统，在户外实际运行条件下实现了31.3%的太阳能制氢效率，比此前文献报告的最佳效率高出约5个百分点。相关论文发表于Communications Engineering期刊。

研究团队使用自主开发的HyCon系统，由菲涅尔透镜阵列将光线聚焦到四个并联的四结聚光光伏电池上（每个面积仅7平方毫米），再通过铜基底电连接和热连接到两个串联的PEM电解槽。其采用的四结光伏电池采用磷化镓铟/砷化镓（GaInP/GaAs）和磷化镓铟砷/砷化铟镓（GaInAsP/GaInAs）两种双结结构晶圆键合而成。该电池技术在聚光条件下已实现47.6%的光电转换效率。PEM电解槽则使用175微米厚的全氟磺酸膜，阳极涂覆铱催化剂，阴极涂覆铂催化剂。

整个系统在德国弗赖堡进行了为期13天的户外测试，运行107小时完成13个动态循环，未观察到衰减。在峰值性能下，聚光光伏阵列效率34.7%，PEM电解槽效率91.1%，运行电流密度368毫安/平方米，电池电压3.25伏。

Fraunhofer ISE研究员Frank Dimroth表示，该系统目前处于概念验证阶段，正在尝试商业化。研究团队估算，若将HyCon技术的容量因子提升至35%，氢气平准化成本可降至3美元/千克以下。