德国亥姆霍兹研究中心协会
脉冲激光沉积:强激光脉冲击中含有该材料的目标，将其转化为等离子体，然后在基底上沉积成薄膜
信用:R
戈特斯曼/HZB 生产用于太阳能水分解的具有高电子质量的低成本金属氧化物薄膜并不是一件容易的事情
尤其是因为上层金属氧化物薄膜的质量改进需要在高温下进行热处理，这会熔化下面的玻璃基板
现在，HZB太阳能燃料研究所的一个团队解决了这个难题:高强度和快速的光脉冲直接加热半导体金属氧化物薄膜，允许在不损坏基底的情况下实现最佳加热条件
太阳能可以直接驱动光电极表面的电化学反应
光电极由透明导电玻璃衬底上的半导体薄膜组成，将光转化为电
大多数光电化学研究都集中在水分解上，这是一个热力学上的上坡反应，可以通过产生“绿色”氢为太阳能的长期捕获和储存提供一个有吸引力的途径
金属氧化物薄膜光电极对这些不同的功能特别感兴趣
它们包含丰富的元素，有可能提供无限的可调性，以潜在的低成本实现所需的特性
由等离子体制成 在HZB太阳能燃料研究所，几个团队致力于开发这种光电极
生产这种材料的常用方法是脉冲激光沉积:一束强激光脉冲击中含有这种材料的目标，将其烧蚀成高能等离子体，沉积在基底上
质量需要热量 需要进一步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减少了缺陷和瑕疵
然而，这造成了一个难题:降低原子缺陷浓度和改善金属氧化物薄膜的结晶秩序需要850到1000摄氏度之间的热处理温度，但玻璃基板已经在550摄氏度熔化
快速加热薄膜 博士；医生
来自HZB太阳能燃料研究所的Ronen Gottesman现在已经解决了这个问题:在沉积之后，使用高能灯，他快速加热金属氧化物薄膜
这将其加热到850摄氏度，而不会熔化下面的玻璃基板
该热量有效地减少了结构缺陷、陷阱态、晶界和相杂质，随着金属氧化物中元素数量的增加，减少这些缺陷将变得更加困难
因此，新的创新合成方法是必不可少的
我们现在已经在由Ta2O5、TiO2和WO3制成的光电极上证明了这一点，我们将光电极加热到850°C而没有损坏基底，”Gottesman说
记录α-SnWO4的性能 这种新方法也在一种光电极材料上获得了成功，这种光电极材料被认为是太阳能水分解的非常好的候选材料:α-SnWO4
传统的熔炉加热会留下相杂质
快速热处理(RTP)加热提高了结晶度、电子特性和性能，使这种材料的性能达到1 mA/cm2的新纪录，比以前的记录高出25%
“这对于量子点或卤化物钙钛矿的生产也很有趣，它们也是温度敏感的，”Gottesman解释道
这项研究发表在ACS能源快报上
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