通过原子层沉积 (ALD) 进行非晶二氧化钛 (TiO₂) 薄膜涂层是延长光电极寿命以满足太阳能燃料发电工业标准的有前途的策略。为了实现这一点，需要揭示决定保护寿命的基本结构-特性关系。

基于此，威斯康星大学麦迪逊分校Xudong Wang报道了通过ALD后水处理可以部分去除ALD非晶TiO₂薄膜中未反应的Cl配体，而不会引入额外的结晶，从而大大提高薄膜的寿命以保护Si光电极。

文章要点

1）在低温沉积的无定形TiO₂薄膜中，残留的配体是不可避免的。它们的存在可以显着增加碱性电解质中的薄膜反应性，导致针孔形成和快速溶解。通过在额外的水暴露下完成反应来去除残留的Cl配体，导致TiO₂薄膜更接近理想的化学计量，并具有改进的Ti-O-Ti网络连续性。在此扩展的ALD过程中，非晶薄膜结构得到很好的保留，这可能是由于非晶基体内部Ti-O多面体的有限移动性。

2）当用作Si光阳极保护层时，这种均匀的非晶TiO₂薄膜在碱性溶液中表现出超稳定的保护性能，在30 mA/cm²下保持非常高的饱和J_ph约600小时。这一发现提供了一种有前途的解决方案，可以将结晶与提高ALD反应完全程度分开。具有受控化学计量的近乎完美的非晶ALD薄膜可以实现基本制造能力，从而使PEC光电极达到工业标准。

参考文献

Dong, Y., Abbasi, M., Meng, J. et al. Substantial lifetime enhancement for Si-based photoanodes enabled by amorphous TiO2 coating with improved stoichiometry. Nat Commun 14, 1865 (2023).

DOI：10.1038/s41467-023-37154-z

https://doi.org/10.1038/s41467-023-37154-z