勞倫斯伯克利國家實驗室的混合型光電池使用一些電荷驅動化學反應（頂部），其余的則用于產生電能（底部）。

10月29日Nature Materials上發表的一篇文章介紹了加州勞倫斯伯克利國家實驗室（LBL）的研究人員發明的一種新型太陽能電池，這種電池可以選擇性地產出電能和氫。這種混合型電池的面板是對光伏裝置和電化學裝置創新性集成，可在滿足實時能源需求的同時積攢用以支持太陽能、水力和風力發電機以及為難以通電的設備（如飛機）提供燃料的氫。

東京大學的科學家Yuriy Pihosh（并未參與上述研究工作）稱，LBL的設計是“簡單且創新的。”Pihosh說，這可能對太陽能制氫的商業化有“巨大的影響”。幾十年來，太陽能制氫一直是可再生能源的圣杯之一。事實上，LBL的設計對向無碳電力的轉變是非常重要的。氣候科學家認為，必須在本世紀中葉前實現這種轉變，以避免氣候變化帶來最嚴重的影響。

太陽能制氫的一個障礙是分解水并釋放出氫氣的光電化學（PEC）電池的低效率問題。迄今為止的大多數努力都集中在串聯設計上，PEC電池利用串聯連接的相鄰PV電池獲得效率提升。然而，PV和PEC裝置之間的電氣不匹配和接觸會浪費PV電池的很多能量，氫產量仍然有限。

LBL正在申請專利的設計是一種混合型光電化學和伏特（HPEV）電池。這種HPEV電池雙重利用被光子激發的電子，從而實現其整體效率最大化，就像熱電聯產發電廠通過擠壓產自天然氣或煤炭的熱能和電能來實現高燃油效率一樣。

HPEV電池通過添加第三個電極來實現其雙重功能。設備頂部的PEC電極使用足以產生出氫氣的大量電子，而雙PV電極利用剩余電荷來提供電能（就像它們在標準太陽能電池中所做的那樣）。

Gideon Segev說，將雙電觸點置于HPEV電池的背面是關鍵的設計改進。他是LBL與美國能源部人工光合作用聯合中心的博士后，是前述文章的第一作者。

雙背觸點已經是一種應用于SunPower公司（總部位于圣何塞）開發的高性能PV板的久經磨練的技術，他們在這種PV板上去除了會阻擋一些光線進入到電池中的頂面電極條。Segev說：“這是眾所周知的。我們只是以不同的方式來拼拼圖。”

Segev和他的同事們通過使用PEC材料模擬HPEV電池來說明他們的設計所帶來的能量提升。Pihosh在2015年展示過PEC材料可以將6.8％的太陽能轉化為氫。在Segev等人的模擬中，HPEV電池產生能相同數量的氫，但還將另外13.4％的可用太陽能轉化為電能——總能量轉換率基本上是三倍。

Segev說，這種設備也應該優雅地老化，這一點很重要，因為在穩健性方面PEC材料正在努力追趕PV材料（后者具有長達幾十年的穩健性）。（效率勝過Pihosh的PEC電池的PEC電池依賴于短壽命的催化劑，在幾天內就失效。）Segev說氫產量衰減的HPEV電池應該能產生更多電能，從而緩解損失。

更好的是，HPEV電池可以進行電調制。Segev說：“你有一個電荷庫，你可以選擇要引導它去產氫還是產電，這取決于現在的電力成本”。這種功能對于100%可再生能源供電的電網（例如在夏威夷強制建設的那些100%可再生能源供電的電網）來說至關重要。當需求激增或風力發電下降時，配備HPEV電池的氫電聯產發電廠可將其產電量提高一半以保持電網平衡。

LBL發布的一則新聞稱，該LBL團隊目前正在探索使用HPEV電池來驅動其他化學反應，包括可能直接減少二氧化碳排放的多種應用。但Segev說，他希望其他團隊能夠拓展產氫的研究工作。LBL團隊制作了一個小的、未經優化的HPEV電池來演示混合操作，其效率略高于1%。他說，他期待著其他團隊生產出具有“應有的效率”的氫電池。