太阳能制氢新打破！研讨团队刚搞定了低成本制氧这“半个”问题

在近来宣布于《天然通讯》期刊上的一篇文章中，该校研讨人员找到了一种使用阳光来有用从水中别离氧分子的办法。

早在 1970 时代，就现已有研讨人员提出了使用太阳能来制氢的可能性。但因为无法找到有用催化的特别资料，该办法迟迟未能盛行开来。

光电阳极期间的几许结构与功用暗示

科克雷尔工程学院的电气与计算机工程系教授 Edward Yu 表明：“你需求高效地吸收太阳能，一起保证资料不会在水解反响时被降解”。

事实证明，在水分化反响所需的条件下，长于吸收阳光的资料往往不行安稳，而安稳的资料又常常对阳光的吸收能力较差。

研讨配图 - 1：金属-绝缘体-半导体光阳极暗示

这些对立点，使得研讨人员有必要在多方面有所折衷。但经过将多种资料组合到单体设备中，即可有用化解这种抵触。

此例中，研讨团队就结合了一种可以高效吸收太阳能的资料(比方硅)，辅以安稳性更好的另一种资料(例如二氧化硅)。

研讨配图 - 2：Al尖峰后的电阻改变

实践运用中，这又带来了另一项应战 —— 在硅中吸收太阳能所发生的电子和空穴，有必要可以轻松地穿过二氧化硅层。

一方面，这意味着层厚度不超越几纳米。但另一方面，它这又会下降其维护硅吸收剂免于降解的有用性。

研讨配图 - 3：Ni 电堆积的表征

好消息是，研讨团队找到了一种经过厚二氧化硅层来创立导电途径的办法。新方案可以低成本地运用，并扩展到大批量出产流程中。

为此，Edward Yu 及其团队率先在半导体电子芯片制作工艺中运用了这项新技能。

研讨配图 - 4：Ni/90 nm SiO2/n-Si 光电层的 PEC 表征

经过铝薄膜涂覆二氧化硅层，然后价格整个结构，以构成铝“尖峰”阵列，并彻底桥接二氧化硅层。然后就可简单被镍、或其它有助于催化水分化的资料所替代。

当遭到阳光照耀时，这些器材可以有用地将让水构成氧分子，一起在独自的电极上发生氢气，并在长期运转期间表现出超卓的安稳性。

研讨配图 - 5：不同模型的潜在散布模仿

更棒的是，因为制作这些设备的技能，已被广泛运用于半导体电子产品的制作，所以新设备的大规模出产也将适当简单扩展。

现在该团队已提交暂时专利申请，并希望赶快将该技能投入商业化。

研讨配图 - 6：Ni / SiO2 / P+n-Si 光电极的尖峰表征与模仿

有关这项研讨的概况，现已宣布在近来出书的《Nature Communications》期刊上。

原标题为《Scalable, highly stable Si-based metal-insulator-semiconductor photoanodes for water oxidation fabricated using thin-film reactions and electrodeposition》。