太阳能制氢：间接 vs. 直接，哪种方法更有效？

太阳能是迄今为止最大的可再生能源来源（每秒接收到地球表面约1.2×10^14千焦耳的能量）[3]。因此，将太阳辐射与电化学分解水相结合引起了相当大的兴趣[4]。该过程有两种一般路线：一种是使用传统太阳能电池板来驱动传统电解器（'间接'的太阳能制氢），另一种是开发一种能够同时吸收光能和进行水分解的单一设备（'直接'的太阳能制氢）。间接方法受益于使用传统、经过验证的技术，但由于涉及到额外的步骤（首先在光伏电池中产生电能，然后在单独的设备中使用电能进行电解反应），导致效率损失[5]。因此，近年来，对直接太阳能制氢设备的开发活动呈现爆发式增长，希望这些设备最终能比间接方法更高效[6,7]。这种直接太阳能制氢设备可以被认为是进行'人工光合作用'，其中太阳能的能量被捕获并以化学键的形式储存在产物'太阳燃料'中（在这种情况下是氢）[8]。