傳統太陽能電池往往只有在白天時，才能快速將所吸收到的太陽光轉換為電能，除了在天黑時無法發電外，太陽能電池本身也無法儲存白天所產生的多余電力。不過，科學家研發出一種新的太陽光電化學電池（PEC），其光化學能轉換不受限于白天或黑夜，可全天候且有效率的儲存電能。
　　太陽光電化學電池（PEC）經光線照射后，若光的能量大于其本身的電子能隙，就能將其價帶中受到束縛的電子，激發到傳導帶，進而將吸收到的太陽光轉換為電能，此外，太陽光電化學電池還能透過太陽輻射直接分解水制氫，其特性使太陽能可在智能電網中發揮更大作用，也因此讓太陽光電化學電池格外受到矚目。
　　但目前的 PEC 電池并不能有效儲存電能，電子很容易就變回低能量狀態，也就是說，若陽光充足、其他類型的太陽能電池正在全速產生能量的同時，PEC 電池卻只能以效率較低的方式，發揮其相當微量的價值。
　　不過，美國德州大學阿靈頓分校（University of Texas at Arlington）材料科學及工程系助理教授 Fuqiang Liu 及其團隊研發出一種新型 PEC 電池，其光電極（將入射的光子轉換為電子）的設計不同于以往的 PEC 電池，光電極混合三氧化鎢及二氧化鈦，可有效地長時間儲存電子。
　　除了特殊設計的光電極外，該系統還包括全釩氧化還原液流電池（VRB），其為一種蓄電池，利用釩離子在不同氧化態下的不同化學勢能保存能量。釩液流電池能量轉換效率可高達 75% 以上，且雖然能量密度較低，但比鋰電池安全，即使正負極電解液混合也不會產生危險反應。
　　其他特性包括幾乎不受溫度限制，以及其容量大小取決于電解液，只要增加電解液的體積，就可增加釩液流電池的電量，功率最大值甚至可達 GW。此外，釩液流電池只有在使用時電解液才會循環，充放電時不像其他電池常有物相變化，可深度放電而不損傷電池，因此電池使用壽命較長。
　　研究人員表示，釩液流電池與 PEC 電池的混合電極配合得相當好，因此研究人員能大幅提高電流，讓電池具有高可逆性（95% 的法拉第電流效率）與高容量的能量儲存，并證明了在該電池中“太陽能與電子能同時進行可逆儲存”，讓儲能效率提高許多。團隊目前正建立更大的系統原型，希望能透過這項技術，讓 PEC 電池更能有效運用于智能電網中。（圖片來源：University of Texas at Arlington）

作者：林薏茹 來源：科技新報 責任編輯：wutongyufg