La división del agua fotoelectroquímica PEC para la generación de combustible de hidrógeno se ha considerado el Santo Grial de la electroquímica. Pero para lograrlo, muchos científicos creen que los materiales tienen que ser abundantes y de bajo costo.
Los fotocátodos de óxido más prometedores son el óxido cuproso Cu 2 O fotoelectrodos.En 2018 y 2019, los investigadores de EPFL lograron un desempeño campeón con óxido cuproso, rivalizando con fotocatodos basados en semiconductores fotovoltaicos PV.
Pero todavía faltaba una pieza del rompecabezas. Incluso Cu de última generación 2 Los fotocátodos O todavía usan contactos metálicos posteriores cobre u oro, lo que permite una considerable recombinación de huecos de electrones. Otras desventajas incluyen un alto costo y que el contacto metálico no permitirá que pase la luz solar no absorbida.
Ahora, los científicos de EPFL muestran por primera vez que el tiocianato de cobre CuSCN puede usarse como una capa transparente y efectiva de transporte de agujeros HTL para Cu 2 O fotocatodos con un rendimiento general mejorado. La investigación fue dirigida por los profesores Anders Hagfeldt, Michael Grätzel y Kevin Sivula en el Instituto de Ciencias e Ingeniería Química de EPFL.
El análisis detallado de dos tipos de CuSCN mostró que una estructura defectuosa podría ser beneficiosa para la conducción del agujero. Además, debido a la alineación coincidente entre las bandas de valencia de CuSCN y Cu 2 O, se descubrió que el transporte asistido de orificios en los estados de cola de banda en CuSCN permitía la conducción suave del orificio al tiempo que bloquea eficientemente el transporte de electrones.
Las ventajas ópticas de CuSCN se exhibieron aún más a través de un tándem independiente de PEC-PV que ofrece una eficiencia solar a hidrógeno del 4.55%. Esta eficiencia 4.55% por 12 h es actualmente la más alta entre todas las Cu 2 tándems de doble absorción basados en O.
El estudio presenta un avance claro e impresionante más allá del Cu de última generación 2 O fotocatodos, que pueden contribuir e inspirar el desarrollo futuro en el campo.
"Aunque los números más altos se logran con el material de óxido en este trabajo, creemos que los valores más altos no están lejos", dice Pan Lingfeng, el primer autor del artículo. "Al menos tres aspectos no son óptimos, pero mejorarlos esmuy factible. El valor de la eficiencia se acerca cada vez más al que anteriormente se pensaba que era el umbral para la comercialización ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Escuela Politécnica Federal de Lausana . Original escrito por Nik Papageorgiou. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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