超薄膜吸收器在太陽能光解水制氫中的應(yīng)用

【摘要】：太陽能光解水制氫是太陽能利用的重要途徑之一。α-氧化鐵是極具潛力的陽極材料,但是α-氧化鐵光生空穴的擴(kuò)散長度(20 nm)遠(yuǎn)小于其光子穿透距離(波長550 nm時(shí)為120 nm),導(dǎo)致電子空穴對(duì)在參與光催化反應(yīng)之前發(fā)生嚴(yán)重的復(fù)合,從而極大地降低太陽能利用效率。提出一種α-氧化鐵/銀納米孔陣列的超薄膜雙層結(jié)構(gòu),α-氧化鐵的厚度僅為20 nm,且具有很強(qiáng)的可見光吸收特性,因此光生電流比相同厚度的α-氧化鐵光解水電池高238%。超薄膜光學(xué)吸收的機(jī)理包括亞波長干涉共振效應(yīng)和局部表面等離子激元效應(yīng),這兩種強(qiáng)化光學(xué)吸收的機(jī)理也可以應(yīng)用于光生電荷輸運(yùn)能力差的半導(dǎo)體太陽能光伏器件。 【作者單位】： 清華大學(xué)熱科學(xué)與動(dòng)力工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室二氧化碳資源化利用與減排技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【關(guān)鍵詞】： 太陽能 光化學(xué) 電化學(xué) 超薄膜 α-氧化鐵 光解水
【基金】：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51236004,51321002)~~
【分類號(hào)】：TQ116.2
【正文快照】： 引言太陽1 h內(nèi)入射到地球的能量比全球人類活動(dòng)一年消耗的能量還要多[1],因此高效利用太陽能對(duì)于解決能源危機(jī)、降低化石燃料燃燒產(chǎn)生的溫室氣體和顆粒物的排放有著重要意義。太陽能光解水制氫是太陽能利用的重要途徑之一,它可以將太陽能以氫氣化學(xué)能的形式儲(chǔ)存起來,因此解決

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