有吸引力的途径长期捕获和储存的太阳能生产绿色氢

生产负担得起高电子质量组成的金属氧化物薄膜太阳能水分裂并不是一个简单的过程。因此,有必要对高温热处理质量改进上金属氧化物薄膜。这将融化的玻璃衬底至关重要。

目前,一个研究小组亥姆霍兹柏林中心的太阳能燃料(HZB)研究所已经帮助解决这个两难境地:高强度和快光脉冲直接加热半导体金属氧化物薄膜,从而获得理想的加热条件不会造成任何损坏衬底。

在光电极的表面,它是可能的太阳能直接驱动电化学反应。光电极组成半导体薄膜在透明导电玻璃基板,帮助改变光转化为电能。

大多数光电化学研究集中在水分裂,热力学艰苦的反应,可以提供一个吸引人的途径持久的捕获和储存太阳能的所谓的“绿色”生产氢。

金属氧化物薄膜光电极是有趣的对于这些不同的功能。他们由充足的元素,可能提供无限的可调谐性获得的首选属性——在可能负担得起的利率。

由等离子体

许多研究小组等工程的纵容自己光电极HZB研究所太阳能燃料。生产这些东西的一般方法是通过脉冲激光沉积:强烈的激光脉冲击中目标组成材料的侵蚀成的高能等离子体沉积在衬底。

质量需要热量

需要额外的步骤来提高沉积薄膜的质量。特别是,金属氧化物薄膜的热处理可以帮助减少缺陷和瑕疵。但这就产生了一个问题。

减少原子晶体中缺陷浓度和增强的金属氧化物薄膜需要热处理温度介于850°C和1000°C,但玻璃衬底融化在550°C。

瞬间加热的薄膜

Ronen戈特斯曼博士的研究所HZB太阳能燃料目前解决这个问题:在沉积后,利用大功率灯,他区域的金属氧化物薄膜。这个加热到850°C没有融化基本玻璃衬底。

热有效地减少结构性缺陷,陷阱,晶界和相杂质,这将成为更具挑战性的减轻与越来越多的元素在金属氧化物。

Ronen戈特斯曼,研究所太阳能燃料,Helmholtz-Zentrum柏林

戈特斯曼说,“因此,新的创新的合成方法是至关重要的。我们已经证明了这种光电极上的助教₂O₅,TiO₂,我们₃我们没有破坏基片加热到850°C。”

记录性能α-SnWO₄

此外,使用的新技术是成功的光电极材料是考虑作为一个很好的候选人太阳能水分裂:α-SnWO₄。传统的炉加热避免相杂质。

快速热处理(RTP)加热增强的结晶度、电子性质和性能。这将导致一个新记录1 mA / cm的性能²对于这个材料,记录早些时候相比增加了25%。

这也是有趣的量子点和金属卤化物钙钛矿的生产,这也是热敏。

Ronen戈特斯曼,研究所太阳能燃料,Helmholtz-Zentrum柏林

期刊引用:

戈特斯曼,R。等。(2022)照射一个热门新兴Photoabsorber材料:的力量快速发展中氧化物薄膜光电极的辐射加热。欧洲杯足球竞彩一个CS能源字母。doi.org/10.1021/acsenergylett.1c02220。

来源:https://www.helmholtz-berlin.de/