退火多晶TiO?作为n-Si/TiO?/Ni光阳极的中间层用于高效光电化学水分解

摘要： 高光电压的产生对于高效太阳能驱动水分解至关重要。本研究报道了一种能显著提升n-Si/TiO2/Ni光阳极光电压的热处理工艺。通过选择性退火TiO2中间层，该光阳极产生了高达570 mV的光电压——与采用其他类似金属-绝缘体-半导体结构及丰产金属催化剂的体系相比具有很强竞争力。我们系统研究了不同退火条件和结层厚度的影响，发现最佳退火温度介于500至600°C之间。在此温区内，沉积的非晶态Ti会转变为多晶锐钛矿相TiO2。最优退火时间与TiO2厚度呈线性正相关，与退火温度呈反比关系。这种显著的光电压提升归因于退火处理的TiO2中间层减少了缺陷态并提高了结区势垒高度。本研究表明热退火为调控TiO2中间层材料特性以实现光电压优化提供了有效途径。