GaN:ZnO光アノードの界面最適化による電荷分離・注入促進と太陽光水酸化効率の向上

要約

太陽光エネルギーを分子状水素として貯蔵する光電気化学的水分解において、GaN:ZnO光アノードの界面を最適化することで電荷分離と表面電荷移動の効率を大幅に改善した。湿潤補助窒化処理およびHCl酸処理により固溶体粒子内の界面再結合中心を抑制し、さらにNiCoFePマルチメタルリン化物を助触媒として用いることで光アノード/電解質界面における電荷注入を向上させた。その結果、1.23 V vs RHEにおいて光電流密度3.9 mA/cm²、太陽光変換効率1%超を達成した。

メカニズム

湿潤補助窒化とHCl処理でGaN:ZnO固溶体粒子内の界面再結合中心を低減し、NiCoFeP助触媒が光アノード/電解質界面での電荷注入過電圧を低下させることで水酸化反応を促進する。