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我国大幅提升利用太阳能制氢效率

来源:www.whlongdian.com    编辑:龙电电气    时间:2021-07-29    阅读次数:
摘要:俞书宏工程院院士团队根据窄带隙半导体材料,设计了一种有着近红外活力的晶格常数匹配的形貌异质结光阳极氧化原材料,所研发的异质结表现出优异的光电技术有机化学电解水制氢性能。

       俞书宏工程院院士团队根据窄带隙半导体材料,设计了一种有着近红外活力的晶格常数匹配的形貌异质结光阳极氧化原材料,所研发的异质结表现出优异的光电技术有机化学电解水制氢性能。相关的成果日前发布在《自然·通讯》上。
       将太阳能发电可以直接转化为有机化学燃料给予了一种储存可再生资源的方法。然而,光电技术有机化学电解水制氢的实际应用领域依然受阻于其低的能量转换效率。目前,越来越多的半导体材料能够作为光阳极氧化原材料。可是,这类半导体材料一般有着宽的带隙,这将他们的光谱仪消化吸收范畴限制在紫外光区和可见光区。可是红外线占了太阳光能量的50%左右,因而,将原材料的光谱仪消化吸收范畴拓展至红外区有助于元器件的效率大幅提升。

       窄带隙半导体材料具备近红外光谱吸收能力。然而,窄带隙半导体材料中的电子—声子相互作用会导致光生载流子的寿命变短,这会导致催化剂表面的光生空穴浓度降低,从而降低了表面氧化反应发生的概率。至今,近红外线活力光阳极氧化的光电转换效率(IPCE)始终难以提升。

       科学研究技术人员设计了一种有着晶格常数匹配的形貌异质结的三元合金基光阳极氧化,该电极的光谱仪消化吸收范畴拓展到了1100纳米,其光电技术有机化学电解水制氢的能量转换效率得以改善。晶格常数匹配的形貌异质结由于避免了晶格常数失配的影响而降低了界面缺陷的普遍存在,有益于降低光生载流子的复合速率。实验证明,异质结的普遍存在提升了光生载流子的分离处理效率,从而增加了载流子的寿命。因而,在近红外线下,该原材料光阳极氧化的IPCE和光电流密度均展现出了优异的性能。

        这项科学研究明确提出了一种有着近红外活力的形貌异质结的构筑策略。根据将窄带隙半导体材料的优势整合到晶格常数匹配的形貌异质结中,为设计有效的近红外活力的光电技术有机化学元器件给予了新的可能性。

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