Hacia fotoánodos altamente eficientes: potenciando nanomateriales semiconductores impulsados por la luz solar para la oxidación del agua

La obtención de energía directamente de la luz solar es una forma muy atractiva y deseable de resolver la creciente demanda energética. En las últimas décadas, se han realizado esfuerzos considerables para identificar materiales y dispositivos adecuados que puedan utilizar la energía solar para producir combustibles químicos. Entre estos, una de las opciones más prometedoras es la construcción de una celda fotoelectroquímica (PEC) que puede producir hidrógeno combustible o oxígeno a partir del agua. Se ha logrado un avance significativo en la comprensión y construcción de fotoánodos eficientes para mejorar el rendimiento en un corto periodo de tiempo debido a varias ideas y enfoques recién desarrollados, que incluyen facilitar el transporte de carga en semiconductores de banda prohibida estrecha o dopado en semiconductores de banda prohibida amplia para mejorar la absorción de luz visible; electrocatalizadores para disminuir sobrepotenciales; controlar la morfología de los materiales para mejorar la absorción de luz y acortar la distancia de transferencia de portadores minoritarios; y otros métodos como el uso de estructuras de heterojunción para la ingeniería de la estructura de banda, sensibilización y capas de pasivación. En esta revisión, nos enfocamos en los desarrollos recientes de algunos materiales de fotoánodo activos en luz visible prometedores con alto rendimiento PEC, como BiVO4, α-Fe2O3, WO3, TaON y Ta3N5.