非晶无机半导体由于其固有的无序结构和热力学亚稳态而具有独特的电学和光学特性，引起了人们越来越多的关注。近年来，非晶无机半导体在太阳能电池、光电催化和光催化等新技术中得到了广泛的应用。据报道，非晶相可以提高这些应用的效率和稳定性。虽然这些现象已经得到很好的证实，但它们的机制长期以来仍不清楚。

有鉴于此，美国佐治亚理工林志群教授等人，首先介绍了非晶无机半导体的研究背景和性质。然后，论述了非晶无机半导体基材料在太阳能电池、光电催化和光催化方面的最新进展和当前的挑战。特别讨论了非晶无机半导体在这些领域的显著性能背后的机制。最后，对非晶无机半导体的应用前景进行了展望。

本文要点

1）综述了近年来非晶无机半导体基材料在太阳能电池、光电催化和光催化方面的应用进展。已经发现非晶相材料以三种主要方式改善了效率和稳定性。首先，非晶相层提供了足够的表面覆盖率，同时最大程度地减小了材料和液体溶液之间的电荷转移阻力。非晶材料具有较高的比表面积，在物理上桥接体异质结之间的间隙，以保持电接触并降低接触界面电阻。其次，非晶半导体的导电性更强，因为带尾态的电子很容易被激发成高迁移率态。此外，空穴扩散可以通过O-O过氧键在非晶半导体层中触发。最后，非晶相涂层可以保护器件免受腐蚀性氧化还原耦合。

2）尽管取得了这些进展，但用于光电转换的非晶无机半导体材料的研究仍处于起步阶段，还有许多问题和挑战需要克服。首先，应仔细研究功能性非晶半导体的结构框架，例如缺陷类型，组成，活性位点等。太阳能电池、PECs和光催化剂的光吸收和转换性能在很大程度上依赖于材料的表面微观结构。具有不同微观结构（例如缺陷类型）的相同非晶半导体可能会导致太阳能电池、光电催化和光催化的性能出现极大差异。应该对由非晶半导体的缺陷产生的中间能隙状态进行更深入的研究。其次，需要对非晶半导体的电子和光学特性给予更多的关注和探索，以充分了解它们在光吸收和光转换中的作用。第三，与晶体材料不同，非晶态无机半导体在制备过程中缺乏标准化，导致批次之间的结果不同。第四，晶相和非晶相之间的边界不明确。众所周知，非晶和结晶材料之间的主要区别是长程结构顺序，但非晶和结晶相之间的相变区很宽，难以清楚地描绘出轮廓。

参考文献：

Bing Wang et al. Amorphous inorganic semiconductors for the development of solar cell, photoelectrocatalytic and photocatalytic applications. Chem. Soc. Rev., 2021.

DOI: 10.1039/D0CS01134G

https://doi.org/10.1039/D0CS01134G