HYDEA 项目：组件效率达 31.3%
图：项目组在弗劳恩霍夫太阳能系统研究所户外测试设施（ISE Freiburg）搭建的光伏电解反应器样机。
在弗劳恩霍夫太阳能系统研究所（Fraunhofer ISE）与荷兰国家应用科学研究院（TNO）联合开展的 HYDEA 项目中，研究团队开发了一种光伏发电与电解水制氢直接耦合的组件，其模块效率达到 31.3%。
该组件结构紧凑，无需逆变器等额外电子设备，可由多块组件组成阵列，直接适配大规模光伏制氢场站。
聚光光伏与 Ⅲ-Ⅴ 族太阳能电池
项目负责人胡安·弗朗西斯科·马丁内斯·桑切斯博士介绍道：“我们开发的光伏／电解组件采用的是聚光光伏（CPV）技术。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，在本应用场景中，这些电池的开路电压超过 4 伏。”
“Ⅲ-Ⅴ 族太阳能电池是目前全球效率最高的太阳能电池，经过多年验证，长期稳定性良好。目前它们主要用于航天领域，但在聚光太阳能组件中同样可以实现经济高效的地面发电。”
组件内部直接电解与电压匹配
光伏电池产生的直流电被直接送入与之集成的电解槽。“多个单电池电极由一片中央多孔输水板并联供水。因此我们可以在组件内部直接实现电解，并从组件侧面收集产生的氢气和氧气。组件面积约 64 平方厘米，电解电压约为 2 伏。”
与常规串联光伏电解系统不同，太阳能电池与电解槽的电压匹配直接决定了系统运行状态。项目团队开发了专用的电化学表征与仿真方法，能够精确计算光伏电池-电解槽系统的运行点及功率损耗，无需额外电子元件即可实现电压匹配，从而简化了系统结构。
具备大规模量产潜力
项目团队表示，该组件的结构设计与常规光伏组件接近，具备大规模量产潜力。桑切斯博士表示：“我们已经证明，这项技术在模块层面可以达到 31.3% 的效率，让太阳能直接转化为氢。目前，我们正与合作伙伴共同探索整个系统的规模化方案。”
【信息来源：fraunhofer】