中國研究人員已經開發出一種太陽能氧化還原流電池（SRFB），該電池能夠在同時收集陽光的情況下儲存能量，並在模擬陽光下達到 4.2% 的光電轉換效率。這項新電池由位於江蘇省的南京科技大學的科學團隊研製，通過創新的方法將太陽能發電和能量儲存整合為一個單一的電化學系統。相比傳統的設置，SRFB 將光吸收和能量儲存合併於一個系統中，避免了對單獨的光伏面板和電池的依賴。
在這種新設計中，陽光直接觸發循環電解質中的化學反應，並在不將能量轉換為電網電力的情況下儲存能量。這一 SRFB 設備的成功製造為創新性的太陽能到化學能轉換技術的持續發展鋪平了道路，團隊強調。
近年來，太陽能氧化還原流電池重新引起了關注，研究人員在探索新的太陽能儲存方法。這些光電化學電池將光捕獲和化學能儲存結合在一個獨立的平台中。團隊的電池依賴於基於蒽醌的化學物質，這是一類有機化合物，包含名為 2,6-DBEAQ 和 K4[Fe(CN)6] 的氧化還原對，並搭配單個三結合非晶矽光電極。
在 SRFB 中使用的氧化還原對中，水溶性有機蒽醌衍生物已被認可為能量儲存的首選材料。南京科技大學的研究人員及本研究的通訊作者 Chengyu He 表示，基於蒽醌的 SRFB 通常使用的氧化還原對如 AQDS 和 2,6-DHAQ，能夠在強酸性和鹼性條件下運行。然而，由於光電極的腐蝕和配對氧化還原對的不穩定性，這些 SRFB 設備的太陽光到輸出電力的效率相對較低。
他們的新配置旨在通過改善光捕獲和儲存組件之間的化學兼容性來克服這些問題。在新的 SRFB 設計中，研究團隊重新利用商業三結合非晶矽（3jn-a-Si）光伏電池，並將其切割成 0.8 英寸 x 0.8 英寸的緊湊部分。每個電池擁有堆疊的非晶矽-鍺合金接面，這些接面沉積在不銹鋼基板上，並覆蓋有氧化銦錫（ITO）層。
同時，光陽極通過外部電路與碳氈對電極電氣連接。在運行過程中，團隊將光陽極與 2,6-DBEAQ 陰電解質直接接觸，該電解質在照明下被還原。含有 K4[Fe(CN)6] 的陽電解質在碳氈電極上被氧化。這兩種液體電解質通過外部儲槽持續循環，並由蠕動泵驅動。Nafion 離子交換膜則用來分隔它們，以防止混合並維持電荷平衡。
為了測試 SRFB 的性能，團隊在用氬氣清除電解質中的溶解氧後進行了反覆的充放電循環。在測量之前，電解質經過 30 分鐘的氬氣清洗以消除溶解氧。在模擬一個陽光強度為 100 毫瓦（mW）每平方厘米的氙燈下，該設備僅依賴光源進行充電，無需外部電源，然後以 10 毫安（mA）每平方厘米的電流密度放電。
He 表示，該 SRFB 可以僅用光源進行充電，而無需外部電壓偏置，並可在超過 10 次循環後達到 4.2% 的太陽光到輸出電力的效率。這一 SRFB 設備的成功製作為進一步發展先進的太陽能到化學能轉換技術開辟了新的可能性。該研究已發表在《Electrochimica Acta》期刊上。
