名古屋理工大学 除了蚀刻前存在的大凹槽之外，蚀刻后在表面上观察到高密度的小凹槽
信用:NITech 在当前关注二氧化碳水平和可持续性问题的背景下，寻找高效和清洁的替代能源的工作仍在继续
在已知的最具吸引力的环保燃料中，氢气脱颖而出，有很大的应用潜力
但是，研究人员还没有找到一种成本效益高、可扩展的方法来生产大量氢气，氢经济仍然不在考虑范围之内
例如，氢可以从化石燃料中产生，但是这个过程会产生二氧化碳，因此是不可持续的
一种环境友好的制氢方法是水分解:分解水分子(H2O)获得纯氢(H2)
这一过程所需的能量可以使用光电化学电池直接从太阳辐射中获取
这些电池由两个电极和一种叫做电解质的材料组成；这三种物质的特性都是为引发和促进必要的水分解反应而量身定做的
决定水分裂反应效率的一个重要特征是光电极材料的“带隙”
带隙广义上是电极必须接收的能量的量度，以便电荷可以通过它们转移并发生反应
具有中等带隙的光电极材料是理想的，因为需要从太阳辐射中捕获更少的能量来引起电荷循环
鉴于这一点，碳化硅(碳化硅)电极已被探索作为一个有前途的选择
现在，来自日本名古屋理工大学的科学家们为更好地理解这些材料做出了贡献
碳化硅是最有前途的光电极材料之一，因为它经久耐用
在它的各种类型中，3C碳化硅由于其适度的带隙可以吸收部分可见光，并且还能够产生氢
这项研究的首席科学家加藤发表在《应用物理快报》上
然而，现有3C-碳化硅光电极的观察性能仍然低于通过理论计算预测的性能
为了弥补这一差距并提高性能，科学家们采用了一种以前报道过的方法:通过赋予光电极纹理结构来提高光电极的效率
粗糙的表面允许入射光多次穿过材料，增加了阳光的吸收量
在这项研究中，为了使3C碳化硅光电极表面纹理化，博士
加藤和他的同事采用了一种叫做“电化学蚀刻”的技术
“然后，他们比较了光电特性和在不同条件下蚀刻的几个光电极的性能
他们还通过先进的显微镜技术观察了所有的表面
他们发现蚀刻优先发生在材料表面现有的断层和位错上
它的表面粗糙度大大增加(如所期望的)，没有形成“点缺陷”——电极基础结构中的异常
它的性能——通过在外加电压下的光子-电流转换效率(也称为“ABPE”或“外加偏置光子-电流转换效率”)来衡量——有所改善
在最佳的蚀刻和铂助催化剂沉积条件下，性能为2%
“这个ABPE值是迄今为止报道的碳化硅光电极效率中最高的
因此，我们相信我们的3C-碳化硅光电极具有通过电化学蚀刻形成的表面结构，有望用于太阳能转化为氢能的应用
加藤
科学家们说，他们的最终目标是有朝一日生产出太阳能转化为氢气的效率与其他能量转换技术相当的碳化硅光电阴极
实现这一愿景可能是迈向更环保的氢经济的关键一步
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