9月1日，華僑大學(xué)環(huán)境友好功能材料教育部工程研究中心、材料科學(xué)與工程學(xué)院、材料物理化學(xué)研究所吳季懷教授課題組與瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的Mohammad KhajaNazeeruddin教授以及西北工業(yè)大學(xué)的黃維院士團(tuán)隊(duì)合作，在國(guó)際權(quán)威期刊Energy & Environmental Science（IF :39.714）上發(fā)表題為“Photocapacitorintegrating voltage-adjustable hybrid supercapacitor and silicon solar cell generating a Joule efficiency of 86%”（DOI:10.1039/D2EE01744J）的研究論文。該論文的刊發(fā)標(biāo)志著吳季懷教授團(tuán)隊(duì)在光電容器這一能源領(lǐng)域的新研究方向取得了重大研究進(jìn)展。

圖一. 光電容器（IPC）的原理圖和循環(huán)性能圖。A. 由硅太陽(yáng)能電池（SSC）和可調(diào)電壓雜化超級(jí)電容器（VAHSC）組成IPC。B. IPC實(shí)物圖。C. IPC在充放電800次循環(huán)中的電量保持率和效率變化曲線(xiàn)圖。

該文報(bào)道了使用電壓可調(diào)的雜化超級(jí)電容器（VAHSC）作為三端光電容器的儲(chǔ)能單元，有效協(xié)調(diào)光伏單元與儲(chǔ)能單元間的電流、電壓、功率和能量匹配，集成器件獲得15.49%的整體效率、86.01%的焦耳效率和高達(dá)98.28%的存儲(chǔ)效率。同時(shí)令人振奮的是，光電容器完成了800次循環(huán)的光充電/暗放電測(cè)試，顯示出優(yōu)異的容量保持率以及穩(wěn)定的存儲(chǔ)效率、焦耳效率和整體效率，性能遠(yuǎn)超以往的相關(guān)報(bào)道。效率與穩(wěn)定性上的巨大飛躍標(biāo)志著太陽(yáng)能收集儲(chǔ)存器件朝實(shí)際應(yīng)用邁出了實(shí)質(zhì)性的一步。

值得一提的是，儲(chǔ)能器件的常用指標(biāo)庫(kù)倫效率是指器件的輸出電量與輸入電量之比（庫(kù)倫是電量單位）。因此，本文中定義器件的輸出能量與輸入能量之比為焦耳效率（焦耳是能量單位）。對(duì)本文而言，焦耳效率是輸出的能量與存儲(chǔ)的化學(xué)能之比。這是焦耳效率的首次定義。

該論文以吳季懷教授為第一通訊作者、2022屆宋澤宇博士為第一作者，華僑大學(xué)為第一完成單位。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金-海峽聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金的大力支持。

（編輯：蔡君韜）