太阳能制氢是利用太阳能作为能源来生产氢气的过程。这个过程通常使用太阳能光伏板将太阳能转化为电能，然后利用电能来进行水电解反应，将水分解成氢气和氧气。这是一项清洁能源，但一直以来，利用光电化学技术生产绿色氢气一直受到效率低和半导体成本高的阻碍。
最近，美国莱斯大学工程师将新一代的卤化物钙钛矿半导体与电催化剂相结合，研制出了一款耐用、成本效益高且可扩展的光电化学电池，能将阳光转化为氢气，并且效率达到了破纪录的20.8%。这个最新设备可作为一个广泛的化学反应平台，利用太阳能产生燃料。相关论文刊发于最新一期《自然-通讯》杂志。
革命性的光反应器设计
阿迪提亚-莫希特的实验室专门从事化学和生物分子工程研究，他也是建造这种集成光反应器的领头人。他和他的团队致力于设计一种平台，它能够生成太阳能衍生燃料。也就是说，要设计一种能吸收太阳光并在其表面完成电化学反应的系统。
金属卤化物钙钛矿是最初出于科学好奇心而开发的晶体材料。出乎意料的是，采用这些钙钛矿的太阳能电池正迅速成为与领先的光伏技术竞争的有力竞争者。阿迪提亚-莫希特团队也看上了这个新兴材料。
但是，在设计中，他们遇到了一个很大的挑战，那就是卤化物钙钛矿在水中极不稳定，用于绝缘半导体的涂层会严重干扰或损坏它们。
整整两年时间里，研究团队来回尝试了不同的材料和技术希望能够突破这个关口。
经过漫长的试验，研究人员终于找到了一个成功的解决方案。
“我们设计了一个‘防腐层’，它由两层屏障组成。一层阻挡水，另一层在钙钛矿层和保护层之间建立良好的电接触，”这项研究的共同作者奥斯汀-费尔解释说，“我们的结果是没有太阳浓度的光电化学电池的最高效率，对于使用卤化物钙钛矿半导体的光电化学电池来说，整体效率最高。”
和其他同类型的设备相比，虽然都只使用阳光和水就能产生绿色氢，但该装置使用了非常便宜的卤化物钙钛矿半导体，同时还创造了具有破纪录的产能效率。“随着稳定性和规模的进一步提高，这项技术可以打开氢经济，改变人类从化石燃料到太阳能燃料的制造方式”研究人员对该设备的前景非常看好。
业界认为，这项新技术是清洁能源的一个重要进步，因为这个领域历来被价格昂贵的半导体所主导，而它则为利用太阳能制造化学品提供了可行的潜在平台。
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编辑：李菁
