7月31日消息，德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所（Fraunhofer ISE）的科学家开发了一种将聚光光伏与电解池直接耦合的组合式光伏/电解模块，可直接利用太阳能高效生产氢气。该技术利用多结太阳能电池的高光电压，将太阳能电池与电解电池进行电连接和热连接。研究团队的户外演示装置将高达31.3%的太阳能转化为化学能（基于氢气高热值计算），创下直接太阳能制氢效率新纪录。
Fraunhofer ISE项目负责人Dr. Juan Francisco Martínez Sánchez介绍，团队采用的是聚光光伏技术（CPV），通过菲涅耳透镜阵列将直射阳光聚焦到高效III-V族太阳能电池上。在这种应用中，太阳能电池的开路电压超过4伏特。III-V族太阳能电池是当前世界上效率最高的太阳能电池，经过多年验证具有长期稳定性，目前主要用于航天领域，但在地球上的聚光光伏模块中也能经济高效地发电。
对于制氢环节，研究团队将这些太阳能电池直接连接到两个串联的PEM电解池的阴极和阳极上，实现了两个电特性的完美匹配。Fraunhofer ISE膜电解部门负责人Dr. Tom Smolinta解释说，太阳能电池的电力无需经过任何中间转换环节即可直接用于制氢，因此没有额外损耗。在户外测试中，该光伏/电解模块演示装置（透镜面积64平方厘米）将高达31.3%的太阳能转化为化学能。
Fraunhofer ISE III-V光伏与聚光技术部门负责人Dr. Frank Dimroth表示，这一新纪录表明氢气可以直接从阳光中非常高效地生产。但他同时指出，开发仍处于早期阶段，实现有竞争力的系统尚需时间。团队正在寻求投资者，以支持计划中的分拆公司Clearsun Energy的成立和后续开发。
太阳能制氢（STH）效率是光解水制氢技术的核心指标。此前报道的实验室聚光光伏-电解耦合系统效率在20-30%之间，Fraunhofer ISE的31.3%户外实测效率代表了该技术路线的重大突破。PEM电解与III-V聚光光伏直接耦合的优势在于消除了电力传输和DC-DC转换损耗，同时利用聚光减少昂贵的III-V电池材料用量。该技术若能成功商业化，将为绿氢生产提供一条无需外部电源的路径。
（来源：H2Tech）