光電化學(xué)（PEC）水分解為利用可再生太陽(yáng)能生產(chǎn)綠色氫氣提供了一個(gè)集成平臺(tái)，PEC系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用需要解決三個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)：提高能源轉(zhuǎn)換效率、確保長(zhǎng)期穩(wěn)定和實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可行性。在過(guò)去的十年里，金屬-絕緣體-半導(dǎo)體（MIS）異質(zhì)結(jié)光電極因其有效分離光生載流子和減輕腐蝕引起半導(dǎo)體退化的能力而受到極大關(guān)注。近日，復(fù)旦大學(xué)季力、上海大學(xué)鄒星禮、廈門大學(xué)黃凱、得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校Edward T. Yu綜述研究了PEC水分解中MIS光電極的結(jié)構(gòu)組成和界面復(fù)雜性。
本文要點(diǎn)：
1) 作者首先介紹了MIS異質(zhì)結(jié)構(gòu)在各種半導(dǎo)體光吸收層中的應(yīng)用，包括傳統(tǒng)的光伏級(jí)半導(dǎo)體、金屬氧化物和新興材料。隨后，作者闡述了真空和非真空沉積技術(shù)在絕緣體層制造中的反應(yīng)機(jī)理和各自的優(yōu)點(diǎn)。
2) 此外，作者系統(tǒng)總結(jié)了MIS光電極的載流子轉(zhuǎn)移機(jī)制和界面設(shè)計(jì)原理，這些機(jī)制和原理對(duì)于優(yōu)化能帶排列和提高PEC系統(tǒng)內(nèi)的太陽(yáng)能到化學(xué)轉(zhuǎn)化效率至關(guān)重要。最后，作者探討了MIS光電的衍生裝置，包括背照MIS光電、反向MIS光電、串聯(lián)MIS光電和單片集成無(wú)線MIS光電。
Shice Wei et.al Metal–insulator–semiconductor photoelectrodes for enhanced photoelectrochemical water splitting Chem. Soc. Rev. 2024
DOI: 10.1039/D3CS00820G
https://doi.org/10.1039/D3CS00820G
