韩国蔚山国立科学技术大学(UNIST)下属的一个研究团队推出了一种尖端模块化人造叶子，可同时满足高效率、长期稳定性和可扩展性的要求，这标志着实现碳中和所必需的绿色氢气生产技术向前迈出了一大步。

该创新系统由能源与化学工程学院的Jae Sung Lee教授、Sang Il Seok教授和Ji-Wook Jang教授共同领导，模仿自然树叶，仅利用阳光和水即可产生氢气，无需外部电源，且在此过程中不会排放二氧化碳——这是一种清洁的制氢方法。该研究发表在《自然通讯》杂志上。

与传统的光伏-电化学 (PV-EC) 系统(先发电再制氢)不同，这种直接将太阳能转化为化学能的方法减少了与电阻相关的损耗，并最大限度地减少了安装占地面积。然而，先前与低效率、耐用性和可扩展性相关的挑战阻碍了其商业化部署。

为了解决这些问题，研究团队利用掺杂氯的甲脒三碘化铅(Cl:FAPbI₃)吸收层和对紫外线不敏感的氧化锡(Cl:SnO₂)电子传输层，制作了高性能的1 cm²钙钛矿基光电极。这些单元被组装成4×4阵列，构建了一个可扩展的模块化系统，能够仅利用阳光稳定地制氢。

值得注意的是，整个模块在无偏向的单太阳照射下实现了 11.2% 的太阳能到氢的转换效率 - 超过了被广泛认为是商业可行性基准的 10% 的门槛。

该团队将这种高性能和稳定性归功于氯掺杂钙钛矿吸收剂、抗紫外线电子传输层和镍铁钴 (NiFeCo) 催化剂的战略组合。为了确保耐用性，他们采用了专门的镍箔和树脂封装技术，使该设备能够连续运行 140 小时，同时保持其初始性能的 99%。

Jae Sung Lee 教授强调：“这一成果超越了实验室规模的演示，组件级效率超过 10%，这是迈向实际应用的关键里程碑。” 他进一步补充道：“人造叶子可扩展到类似光伏组件的更大面板，标志着我们迈向商业化部署的决定性一步。”

更多信息： Dharmesh Hansora 等人，可扩展且耐用的模块大小人造叶子，太阳能制氢效率超过 10%，《自然通讯》(2025 年)。