Co(OH)2/BiVO4光阳极与碳基钙钛矿太阳能电池串联实现太阳能驱动的全水分解

摘要： BiVO4因其低成本、无毒性、高稳定性及2.4 eV的窄带隙能量，作为光阳极材料在PEC水分解领域备受关注。然而，受限于其较短的载流子扩散长度和较差的电荷分离效果，BiVO4光阳极的实际效率仍不理想。本研究通过简单的溶液浸渍法，在预制备的BiVO4上负载Co(OH)2构建Co(OH)2/BiVO4异质结光阳极，其中Co(OH)2作为改性剂将界面电荷分离效率从BiVO4的44%提升至Co(OH)2/BiVO4的92%。结果表明，在1太阳光照下，该复合材料在1.23 V vs. RHE电位处的析水电流密度从BiVO4的1.57 mA/cm2显著提高至4.52 mA/cm2。进一步将Co(OH)2/BiVO4光阳极与单封装碳基PSC串联组装成PV-PEC器件，展现出4.6%的高太阳能制氢效率及良好稳定性。测得产氢速率约68 μmol/cm2/h，产氧速率约34 μmol/cm2/h，符合水分解反应2:1比例，法拉第效率达98%左右。