使用铜和双功能NiFe电催化剂稳定的标准硅太阳能电池实现无辅助水分解

摘要： 采用水解电催化剂功能化的硅光伏电池是无辅助水分解的有前景候选方案。这类器件中，硅太阳能电池整个表面均覆盖电催化剂，由此引发两方面问题：一是硅太阳能电池在水中的稳定性，二是电催化剂的寄生光吸收导致器件效率下降。我们阐述并验证了一种水分解器件概念——使用前表面覆盖绝缘Si3N5减反射涂层的晶体硅太阳能电池。通过烧结穿透减反射涂层的银电极被移除后，代之以镍铁层状双氢氧化物（LDH）或铜/镍铁-LDH电催化剂。该器件中仅约占总面积2%的银电极接触位点覆盖电催化剂。研究发现，这一小面积催化剂不会限制器件性能，且在硅与镍铁-LDH之间添加铜中间层可提升器件性能与稳定性。采用三个串联连接的硅太阳能电池与镍铁-LDH/铜/镍泡沫对电极，在高碱性电解液中构成的器件，测得未分离产生气体的无辅助水分解效率达11.31%。