研究目的
通过双吸收体串联器件实现直接光电化学太阳能分解水制氢燃料，为可持续的未来能源前景提供了一条有前景的途径。然而，尽管过去几十年已取得诸多进展，该方法的商业化潜力仍不明朗。主要瓶颈之一在于寻找不仅高效、而且成本低廉且能保持数年稳定性的光电极材料。性能最佳的太阳能分解水装置采用优质III-V族半导体（如GaInP和GaInAs）分别作为顶部和底部吸收体，这些装置已展现出令人瞩目的太阳能到氢气（STH）转换效率（高达19%），但其长期稳定性与高成本仍阻碍实际应用。其他方案基于与硅太阳能电池（作为底部吸收体）结合的丰产金属氧化物光电极，或全氧化物器件中两种金属氧化物的组合。总体而言，这些装置具备高稳定性和低成本潜力，但迄今报道的STH效率仍较有限（约8%）。要实现实用且可扩展的光电化学水分解解决方案，必须克服效率、成本与稳定性之间的权衡。
研究成果
总之，该研究系统考察了脉冲激光沉积α-SnWO4薄膜的结构、形貌及载流子动力学与沉积参数和退火条件的关系。TRTS测试显示电子-空穴复合迁移率上限约为0.13 cm2 V?1 s?1，与高效BiVO4光电极报道值相当。晶界显著影响α-SnWO4的载流子传输特性，随着晶畴尺寸增大，TRMC测得的光电导率提升超过10倍。这种改善在100 nm时仍未饱和，表明通过制备更大晶畴/晶粒甚至外延生长的薄膜，可进一步提升α-SnWO4薄膜的光电导性能。
研究不足
研究表明，目前脉冲激光沉积法制备的薄膜光电化学性能仍受以下因素限制：对于未?；さ摩?SnWO4薄膜，其表面会快速形成SnO2导致钝化；而对于受?；さ谋∧?，则受限于α-SnWO4/NiOx界面处的陷阱态。此外，薄膜中轻微的钨富集现象以及少量Sn4+的存在对载流子传输的影响尚待明确。
