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Co(OH)2/BiVO4光阳极与碳基钙钛矿太阳能电池串联实现太阳能驱动的全水分解

DOI：10.1016/j.electacta.2019.135183 期刊：Electrochimica Acta 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： BiVO4因其低成本、无毒性、高稳定性及2.4 eV的窄带隙能量，作为光阳极材料在PEC水分解领域备受关注。然而，受限于其较短的载流子扩散长度和较差的电荷分离效果，BiVO4光阳极的实际效率仍不理想。本研究通过简单的溶液浸渍法，在预制备的BiVO4上负载Co(OH)2构建Co(OH)2/BiVO4异质结光阳极，其中Co(OH)2作为改性剂将界面电荷分离效率从BiVO4的44%提升至Co(OH)2/BiVO4的92%。结果表明，在1太阳光照下，该复合材料在1.23 V vs. RHE电位处的析水电流密度从BiVO4的1.57 mA/cm2显著提高至4.52 mA/cm2。进一步将Co(OH)2/BiVO4光阳极与单封装碳基PSC串联组装成PV-PEC器件，展现出4.6%的高太阳能制氢效率及良好稳定性。测得产氢速率约68 μmol/cm2/h，产氧速率约34 μmol/cm2/h，符合水分解反应2:1比例，法拉第效率达98%左右。
作者： Xitao Li，Meilin Jia，Yanting Lu，Nan Li，Yan-Zhen Zheng，Xia Tao，Meilan Huang
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过构建Co(OH)2/BiVO4异质结光阳极，并将其与碳基钙钛矿太阳能电池(PSC)串联组装，以提高BiVO4光阳极在太阳能驱动水分解中的效率，从而实现高的太阳能到氢气(STH)转换效率。

研究成果

Co(OH)2/BiVO4异质结光阳极显著提升了水分解的光电化学性能，当与碳基钙钛矿太阳能电池串联组装时，实现了高达4.6%的稳定太阳能转换效率。这证明了改性BiVO4光阳极在高效稳定太阳能水分解器件中的应用潜力。

研究不足

该研究未深入探讨Co(OH)2/BiVO4光阳极在连续运行下的长期稳定性，也未研究其制备工艺在工业应用中的可扩展性。

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