研究目的
研究采用铜稳定化标准硅太阳能电池与双功能NiFe电催化剂实现无辅助水分解的效率与稳定性。
研究成果
研究表明，使用标准硅太阳能电池并采用最小化电催化剂覆盖的方法，在无辅助水分解领域展现出良好前景。通过添加铜中间层可显著提升器件性能与稳定性，实现11.31%的无辅助水分解效率。该研究凸显了其在可持续制氢领域进一步优化应用的潜力。
研究不足
该研究在效率测量过程中未分离出逸出气体，这可能导致逆反应和效率损失。镍铁层状双氢氧化物（NiFe-LDH）与硅的粘附问题被认定为长期稳定性的挑战。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用晶体硅太阳能电池制备水分解装置，分别使用NiFe-LDH或Cu/NiFe-LDH电催化剂。太阳能电池正面覆盖绝缘Si3N4减反射涂层，并移除银电极替换为电催化剂。
2：样品选择与数据来源：
实验使用台湾联合再生能源股份有限公司的单晶硅太阳能电池，切割成25毫米×25毫米的实验样品。
3：实验设备与材料清单：
材料包括六水合硝酸镍(Ni(NO3)2·6H2O)、七水合硫酸亚铁(Fe(SO4)2·7H2O)、氢氧化钠(NaOH)、乙醇、丙酮、硝酸(HNO3)和泡沫镍(Ni-foam)。设备包含电化学工作站(Origalys SA)、扫描电子显微镜(LEO 1530 Zeiss)、X射线衍射仪(Rigaku Ultima IV)和X射线光电子能谱仪(BesTec 8025系统)。
4：实验流程与操作步骤：
包括移除太阳能电池银电极、电沉积铜和NiFe-LDH催化剂，以及组装水分解装置。电化学测量在光照条件下的三电极体系中进行。
5：数据分析方法：
采用线性扫描伏安法(LSV)、计时电流法(J-t)和电化学阻抗谱(EIS)分析电催化剂的性能与稳定性。
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获取完整内容-
X-ray diffractometer
Rigaku Ultima IV
Rigaku
Structural characterization
-
Scanning electron microscope
LEO 1530 Zeiss
Zeiss
Surface morphology observation
-
NiFe-LDH
Electrocatalyst for water splitting
-
Cu
Interlayer to improve adhesion and electrical contact
-
Si solar cell
United Renewable Energy Co. Ltd
Photovoltaic component for light absorption and conversion
-
Potentiostat
Origalys SA
Electrochemical measurements
-
X-ray photoelectron spectroscopy
BesTec 8025 system
BesTec
Chemical state analysis
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