一種創新的混合太陽能裝置將光伏電池板和儲能裝置結合在一起，其儲能效率達到了創紀錄的水平。與傳統電池不同，分子太陽能熱儲能（MOST）裝置不依賴稀缺材料。

太陽能混合系統”將光伏（PV）電池板和儲能係統合而為一。但是，開發這種裝置需要克服幾個關鍵挑戰，以確保系統高效運作。其一是太陽輻射的影響，太陽輻射會導致電池板溫度升高，從而導致光伏電池效率降低10% 到25%，這有點違背直覺。

然而，瑞典查爾姆斯理工大學（Chalmers University of Technology）和西班牙加泰隆尼亞理工大學巴塞隆納分校（Universitat Politècnica de Catalunya – Barcelona Tech）的研究人員發明了一種新穎的混合裝置，既解決了上述兩個問題，又最大限度地利用了太陽能，並實現了創紀錄的儲能效率。

矽基光電系統成為太陽能技術的主流是有道理的。矽資源豐富，用它來製造光伏組件具有成本效益、可擴展性和環境可持續性。矽基光伏系統還能有效率地將陽光轉化為電能。然而，它們仍然容易過熱，導致效率低下。

新型混合太陽能裝置組件示意圖

因此，研究人員放棄了將熱吸收層與光伏電池結合的傳統方法，而是將矽太陽能電池與創新的分子太陽能熱儲存系統（簡稱MOST）結合。該系統置於光伏電池之上，內含流經微流控晶片的有機分子，可透過光異構化過程將太陽光儲存為化學能。光異構化是一種常見的光反應，有機分子在光照射下會改變其結構。

回到物理學的基本原理，光子是代表整個電磁輻射光譜的微小光包。光子以波動模式傳播，從低能量無線電波到產生可見光的能量波，再到紫外線等高能量波。

當MOST 的有機分子受到高能量光子或光粒子（如紫外線）照射時，它們會發生化學變化，將產生的能量儲存起來，以供日後使用。此外，這些分子還能起到光學過濾器的作用，阻擋通常會導致電池發熱並降低效率的光子，從而冷卻光伏電池。透過這種方式，MOST 系統既能發電，又能儲存化學能。

電磁頻譜資訊圖

研究人員在實際場景中測試了這種新裝置，在2022年巴塞隆納秋季11月的一天上午9點到下午3點之間，將其手動定向，使其面向太陽，這一天的最高溫度約為39 °C（102 °F）。新裝置的太陽能儲存效率達2.3%，是目前記錄的最高分子熱太陽能效率。它還將光伏電池溫度降低了8 °C（46 °F），減少了熱能造成的能量損失，並將功率轉換效率提高了12.6%。太陽能總利用率高達14.9%。

從永續發展的角度來看，MOST 系統不僅能提高能源效率，減少對化石燃料的依賴，還能利用碳、氫、氧和氮等常見元素，取代通常用於製造電池的鋰、鈷和鎳等稀少（昂貴）材料。

研究人員說：”儘管還有進一步優化的潛力，但這一發展是向長效儲能技術邁出的重要一步，是對光伏系統的補充。”

事實證明，MOST 系統可持續運行1000 多個充電/放電週期，且衰減極小，這意味著該系統可連續運行數月。研究人員希望他們的混合裝置能滿足人們對清潔能源和高效儲存的日益增長的需求，因為我們正從化石燃料過渡到清潔能源和高效儲存。

這項研究發表在《焦耳》雜誌。