Imágenes de portadores de carga fotogenerados en superficies e interfaces de fotocatalizadores con microscopía de fotovoltaica de superficie

Comprender la separación de carga fotogenerada en la escala de nano a micrómetro es clave para optimizar la eficiencia de conversión de energía solar fotocatalítica. En los últimos años, las técnicas de fotovoltaica de superficie (SPV) con resolución espacial han abierto nuevas oportunidades para visualizar directamente la separación de carga localizada en superficies o interfaces de fotocatalizadores, proporcionando así información profunda sobre la comprensión de la fotocatálisis. En esta revisión, analizamos las técnicas de SPV, en particular las técnicas de SPV con resolución espacial basadas en microscopía de fuerzas de sonda Kelvin (KPFM) y sus aplicaciones en la imagen de separación de carga. Se explicó el principio de SPV en relación con la separación de carga a través de una región de carga espacial (SCR) en una capa de agotamiento en la superficie de un semiconductor y a la difusión. Se describió el enfoque del centro de carga, la relajación de las señales de SPV y la medición de señales de SPV, incluidas las transitorias de SPV con condensadores fijos. Luego, destacamos el principio fundamental y el desarrollo de la técnica de SPV con resolución espacial y su aplicación en fotocatálisis. Se presentan los importantes avances logrados por la técnica de SPV con resolución espacial en este grupo, centrándose en la comprensión de la naturaleza de la separación de carga y proporcionando información sobre el diseño racional de sistemas fotocatalíticos altamente eficientes. Finalmente, discutimos las perspectivas de desarrollos futuros de la técnica de SPV con resolución espacial que ayudarían a comprender la fotocatálisis para la conversión de energía solar con alta resolución temporal y operada bajo condiciones in operando.