新型有机半导体光电极实现高效稳定的水分解

来源：《半导体芯科技》杂志

由韩国蔚山科技大学（UNIST）能源与化学工程学院Ji-Hyun Jang教授领导的研究小组在光电极开发方面取得了重大突破。通过与东西大学（Dongseo University）的Junghoon Lee教授和德国LSTME釜山工程研究与开发中心的Hyo-Jin Ahn博士的合作研究，该团队通过将有机半导体作为中间层纳入现有的无机半导体光电极材料中，成功地创造了高性能且稳定的光电极。

利用太阳能生产绿色氢，需要通过吸收阳光的半导体中产生的电荷将水分解成其组成元素。以前的研究主要集中在利用无机半导体来构建光电极。虽然有机半导体具有成本较低、工艺方法多样、更容易大规模生产等优点，并且它们的高太阳能转换效率可提高氢气生产效率，然而，有机半导体对水损害的敏感性限制了它们在光电极中的应用。

为了克服这一挑战，研究小组在传统的氧化铁光电极的表面应用了有机半导体涂层，以确保暴露在水中时的稳定性。此外，他们还在涂覆的有机半导体上添加了催化剂（镍/铁双层氢氧化物）作为额外的保护层，以防止与水直接接触。这种创新方法允许吸收太阳能产生的电荷促进高效的制氢反应。

Jang教授表达了团队对研究成果的兴奋，他说：“通过克服传统无机半导体光电极的局限性，我们展示了通过光电极更广泛地利用有机半导体生产氢气的潜力。”

这一突破不仅为提高效率和稳定性开辟了新的可能性，而且有助于推进可持续能源解决方案，实现碳中和的未来。

该研究结果已于2023年3月12日发表在《ACS Energy Letters》在线版上。随后于2023年6月9日在该杂志上发表（Hyo-Jin Ahn, Ki-Yong Yoon, Mingi Sung,et al.,“Utilizing a Siloxane-Modified Organic Semiconductor for Photoelectrochemical Water Splitting,”ACS Energy Lett.,(2023)）。韩国国家研究基金会(NRF)和科学与信息通信技术部(MSIT)对此项研究提供了资金支持。

审核编辑 黄宇