轉(zhuǎn)化太陽(yáng)能，使變成有用的形態(tài)，這是一種真正的挑戰(zhàn)。一種方法是使用半導(dǎo)體，把能量存儲(chǔ)為氫。不幸的是，最有效的半導(dǎo)體并不是最穩(wěn)定的。瑞士洛桑巴黎邦理高等聯(lián)工學(xué)院（EcolePolytechniqueFederaledeLausanne）的一個(gè)團(tuán)隊(duì)剛剛發(fā)現(xiàn)，有可能保護(hù)這種半導(dǎo)體，只要采用一種統(tǒng)一的薄層，這種薄層厚度只有幾納米。

這一發(fā)現(xiàn)有可能改進(jìn)光電化學(xué)電池。以同樣的方式，植物利用光合用途把陽(yáng)光轉(zhuǎn)化成能量，這些電池利用陽(yáng)光來(lái)驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)，最終出現(xiàn)的氫氣是來(lái)自水。這一過(guò)程涉及到使用感光半導(dǎo)電材料如氧化亞銅（cuprousoxide），用以供應(yīng)電流，因?yàn)橐@樣來(lái)促進(jìn)反應(yīng)。雖然不貴，但這種氧化物是不穩(wěn)定的，假如在水中暴露于光線(xiàn)時(shí)就是這樣。這項(xiàng)研究的開(kāi)發(fā)者是阿德里安娜•啪啦奇諾（AdrianaParacchino）和以利亞•西姆森（ElijahThimsen），發(fā)表在2011年五月八日的雜志《自然•材料》上，研究表明，這一問(wèn)題可以解決，只需覆蓋半導(dǎo)體，蓋上原子薄膜，這要使用原子層沉積（ALD：atomiclayerdeposition）技術(shù)。

主管是邁克爾•格洛采兒（MichaelGrätzel）教授，他們是在洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院光子學(xué)與接口實(shí)驗(yàn)室（LaboratoryofPhotonicsandInterfaces）進(jìn)行的，這兩位科學(xué)家取得了這樣顯著的成就，結(jié)合使用的技術(shù)都是屬于產(chǎn)業(yè)規(guī)模的，然后把它們應(yīng)用到制氫問(wèn)題。采用他們的工藝，氧化亞銅可以簡(jiǎn)單而有效的受到保護(hù)，不會(huì)接觸水，這就有可能用它作為一種半導(dǎo)體。優(yōu)勢(shì)很多：氧化亞銅可以大量獲取，很便宜；保護(hù)層完全不透水，盡管有粗糙的表面；這個(gè)工藝很容易升級(jí)到工業(yè)制備。

一項(xiàng)很有前途的技術(shù)

該研究小組開(kāi)發(fā)這一技術(shù)時(shí)，做法是培育層狀氧化鋅和氧化鈦，每次都是一個(gè)原子厚，是在氧化亞銅表面進(jìn)行。利用原子層沉積技術(shù)，他們能夠控制保護(hù)層厚度，精確到單個(gè)原子，在整個(gè)表面都是這樣。這種精度保證了穩(wěn)定的半導(dǎo)體，同時(shí)保留了全部產(chǎn)氫效率。下一步研究將改進(jìn)保護(hù)層的電學(xué)特性。

使用可廣泛獲得的材料和技術(shù)，可以輕松地?cái)U(kuò)大規(guī)模，這就帶來(lái)了綠色光電化學(xué)生產(chǎn)的氫，更接近產(chǎn)業(yè)興趣。

這種清潔高效的方式可以解決供應(yīng)有限化的石燃料和溫室效應(yīng)，生產(chǎn)氫燃料時(shí)采用陽(yáng)光和水，這要一種半導(dǎo)體和水相結(jié)合的光電化學(xué)電池，這樣能源收集和水的電解都結(jié)合到一個(gè)單一的半導(dǎo)體電極上。我們展示了一種高活性光電陰極，用于太陽(yáng)能制氫，其中包含的電鍍氧化亞銅要保護(hù)，以防止光電陰極分解，在水中，采用的納米層是鋁摻雜的氧化鋅和鈦氧化物，激活之后用于氫的演變要電鍍鈀納米粒子。不同的表面保護(hù)元件的用途都進(jìn)行了研究，最好的情況下，顯示的電極光電流達(dá)-7.6微安cm2，電勢(shì)是0伏，相對(duì)的是可逆氫電極，具有溫和的pH值。這些電極測(cè)試1小時(shí)后仍然活躍，氧化亞銅被發(fā)現(xiàn)是穩(wěn)定的，在水還原反應(yīng)中就是這樣，法拉第效率（Faradaicefficiency）估計(jì)是接近100％。