光驱动水分解反应能够持续的生成燃料，是一种有吸引人的可持续能源转化方法。但是目前这种方法中，主要的缺陷问题在于较差的活性和结构不完善。莱斯大学楼俊、西北工业大学等报道了一种结构，实现了将钙钛矿太阳能电池和两个CoP催化剂电极组成的体系，并且电极能够直接浸渍在溶液中进行光催化分解水反应。由于这种催化体系价格低廉，并且容易组装，有相互连接的电极回路，能够实现电荷在回路中生成，传输和储存。此外，这种复合体系避免了使用价格较贵的材料（有机空穴传输层材料、贵金属电极材料），依然能够保持10.6 %的光电转换性能，光能转换为H₂的效率达到6.7 %。该系统的缺点是稳定性较差，需要进一步提高系统的稳定性。

本文要点：

（1）器件设计和制备。制备了CoP双电极/Surlyn保护树脂/两套钙钛矿太阳能结构的器件，其中的CoP电极通过水热合成/磷化方法得到。钙钛矿太阳能电池由致密TiO₂/介孔TiO₂/CH₃NH₃PbI₃钙钛矿/碳电极多层结构组成。为了组成独立的器件结构，使用Surlyn树脂将钙钛矿层包裹起来。随后将CoP电极和钙钛矿电池的阳极通过负载金属电极方法连接到一起，另一个CoP电极和钙钛矿电池的对电极连接到一起。对CoP部分OER，HER，全分解水的性质进行表征，能够很好的进行工作，5小时长时间工作后，CoP的电流密度依然保持98 %，说明系统能够很稳定的进行催化分解水反应。FTO/c-TiO₂/m-TiO₂/CH₃NH₃PbI₃/碳结构的钙钛矿结构表征，结果显示电池的电流密度为20.5 mA cm^-2，开路电压0.98 V，填充因子为0.64，光电转换效率为13 %。双钙钛矿结构太阳能电池达到1.86 V开路电压，光电转换效率达到10.61 %，整体的电流密度为5.5 mA cm^-2，计算光电转换效率为6.7 %（目前复合器件中最优结果）。随后在1 M KOH中进行长时间工作实验，结果显示在700 s后电流密度衰减为~77 %，器件的整体稳定性还较弱。为了实现较长寿命的光制备燃料系统，更多的工作需要进行。

参考文献

Jia Liang, Xiao Han, Yunxiu Qiu, Qiyi Fang, Boyu Zhang, Weipeng Wang, Jing Zhang, Pulickel M. Ajayan, Jun Lou*

A Low-Cost and High-Efficiency Integrated Device towards Solar-Driven Water Splitting，ACS Nano 2020,

DOI：10.1021/acsnano.9b09053

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b09053