光电化学(PEC)分解水技术能够将太阳能直接转化为易于存储的氢能而受到广泛的关注。一个重要且具有挑战性的研究目标是将光电阳极与太阳能电池(SC)整合在一起，以实现无偏压的太阳能转化为氢。传统的集成系统采用分离的结构，需要两个单独的光源和较大的空间。为了降低系统复杂性并满足小型化的要求，具有更高集成度的PEC/SC串联系统显得尤为重要。光电化学阳极和太阳能电池的集成，构建了一个无偏压的太阳能到氢(STH)转换系统。其关键在于开发高透明光电阳极，以确保SC吸收足够的光来为PEC/SC串联系统供电。

有鉴于此，苏州大学李亮教授等人，在纳米薄片内部设计了一种新型CdIn₂S₄/In₂S₃异质结作为具有高透明度和超高灵敏度的光电阳极。

本文要点

1）利用Ni-酞菁处理辅助工艺将CdIn₂S₄/In₂S₃异质结引入CdIn₂S₄纳米片的内部，然后ALD沉积超薄致密非晶SnO₂层，制备的光电阳极具有出色的PEC性能。

2）光电阳极的起始电势负移至0.02 V vs RHE，而在1.23 V vs RHE时，光电流密度提升至2.98 mA cm⁻²，比原始CdIn₂S₄高出10倍。这种高性能的光电阳极使集成的金属硫化物光电阳极-钙钛矿太阳能电池系统的STH转换效率达到3.3％。

3）这种高性能归因于良好的体异质结和表面化学能。首先，CdIn2S4/In2S3异质结促进了η_sep，可达到90%的超高值，从而延长光电阳极中的载流子寿命。其次，酞菁空位填充金属镍作为一种辅助催化剂，以促进光阳极表面的OER动力学并增加载流子浓度。，第三，ALD SnO₂层钝化了表面缺陷，降低了OER表面的过电势，并提高η_inj。

总之，该工作提供了一种通用的体异质结策略来改进光电阳极，以实现与SC的无偏压水分解。

参考文献：

Linxing Meng et al. Designing a Transparent CdIn2S4/In2S3 Bulk‐Heterojunction Photoanode Integrated with a Perovskite Solar Cell for Unbiased Water Splitting. Advanced Materials, 2020.

DOI: 10.1002/adma.202002893

https://doi.org/10.1002/adma.202002893