用喷雾涂层TiO2膜作为被动化和孔转移层,以改善太阳能燃料WO3/CuWO4光电极的能量转换
Lucas Caniati Escaliante1, Nilton Francelosi Azevedo Neto2, Hervin Errol Mendoza3
1School of Sciences, Graduate Program in Materials Science and Technology─POSMAT, Universidade Estadual Paulista─UNESP, Avenida Engenheiro Luis Edmundo Carrijo Coube, 14-01, Bauru, São Paulo 17033-360, Brazil.
ACS applied materials & interfaces
|December 3, 2024
概括
喷雾沉积的二氧化 (TiO2) 层通过作为氧化/铜酸光电极的孔选择性接触物来增强太阳能燃料的生产. 薄的TiO2薄膜显著提高光电流和稳定性,证明了一种有前途的被动化方法.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 可再生能源可再生能源是可再生能源.
背景情况:
- 原子层沉积 (ALD) "泄漏"的TiO2被认为是半导体太阳能燃料电极中的电荷选择性保护.
- 对WO3/CuWO4类型-2异构连接进行了水氧化光电极的研究.
研究的目的:
- 为了首次证明,使用喷雾沉积的TiO2作为WO3/CuWO4光电极的孔选择性接触.
- 研究TiO2层厚度对光电化学性能和稳定性的影响.
主要方法:
- 无线电频率 (RF) 磁喷射被用于沉积不同厚度 (2-128 nm) 的TiO2膜.
- 描述包括拉曼光谱和粉末X射线衍射 (XRD) 来确认无形结构.
- 用光电化学 (PEC) 扫描和振动凯尔文探针光伏 (SPV) 谱法来评估性能.
主要成果:
- 薄薄的TiO2层 (2-8nm) 将光电流几乎翻了一番,达到0.97 mA cm-2,并将表面光电压提高了25%.
- 无形TiO2薄膜改善了WO3/CuWO4有效带隙,并抑制了表面重组缺陷.
- 较厚的TiO2薄膜 (16-128nm) 由于孔转移阻力和光阴增加,性能降低.
- TiO2涂层增强了光电极的稳定性,在3小时内保持了O2的演变.
结论:
- 射频磁喷射是一种有效的方法,用于为WO3/CuWO4太阳能燃料光电极沉积无形TiO2被动化层.
- 优化TiO2厚度对于最大限度地提高光电流和光电压至关重要.
- 联合PEC和SPV测量为光电化学系统中TiO2涂层的功能提供了宝贵的见解.


