Использование солнечной энергии для расщепления воды на составные части позволяет хранить солнечную энергию в качестве водородного топлива. Этот процесс, как правило, происходит двумя методами: с помощью фотоэлектрохимических ячеек, в которых происходит непосредственно расщепление воды, или с помощью солнечных элементов, производящих электроэнергию для электролиза, который расщепляет молекулы воды.

Одной из проблем, связанной с последним методом, является то, что он зависит от присутствия редких металлов. Но ученым из Высшей политехнической школы Лозанны (EPFL) в Швейцарии удалось сделать это с помощью обычных материалов, добившись рекордной эффективности преобразования солнечной энергии в водород.

В дополнение к катализаторам – никелю и железу, используемых для электродов в их электролизере, исследователи используют солнечные поглотители, изготовленные из перовскита – еще один очень распространенный материал – в солнечных элементах.

Большой интерес к перовскиту возник в последние годы — его стали использовать в различных видах солнечных батареях и установках.

Материал, который может быть более дешевой альтернативой кремнию и эффективен в использовании для фотоэлектрических элементов, на самом деле, не новое открытие, будучи впервые обнаружен в Уральских горах в 1839 году. Изначально, перовскитом называли только оксидный материал, но в настоящее время это название носят другие элементы с той же кристаллической структурой и он часто встречается в обыденных предметах, такие как автомобильные аккумуляторы.

Команда из лаборатории фотоники и интерфейсов Университета во главе с докторантом Цзиншань Ло (Jingshan Luo) достигли 12,3% эффективности преобразования солнечной энергии в водород. Любой уровень конверсии свыше 10 % считается исключительным, ранее получить такой высокий уровень получилось у исследователей всего лишь однажды, в 1998 году, где эффективность составила 12,4%, по версии журнала журнала Science. Разница между ними в том, что в солнечных элементах, используемых в 1998 году, были более дорогие материалы, что делало любую попытку улучшить результат потенциально экономически не выгодной.

«Наши электроды работают так же хорошо, как традиционные дорогие модели на основе платины», говорит Ло. Другим преимуществом элементов из перовскита является то, что они могут генерировать более высокое, чем среднее напряжение при разомкнутой цепи – более 1В по сравнению с 0,7 В кремниевого элемента, то есть для создания 1,7 В, необходимого для электролиза воды достаточно только двух элементов из перовскита, а не три, в случае с кремниевыми.

«Впервые нам удалось получить водород путем электролиза, используя всего два элемента!».
Есть ли недостаток этого рекорда эффективности и каковы возможности дешевого производства водородного топлива?

«Одним из главных недостатков этой системы является неустойчивость панелей из перовскита, что приводит к деградации фотоэлектронного тока в течение периода в несколько часов. Причины нестабильности еще не полностью узучены». Ученые надеются, что эта проблема, которая очевидно мешает улучшению результатов, в ближайшее время может быть решена и будет возможно достигнуть еще большего КПД.