太陽水素生産のための光電気化学セル：有望な光電極の現状、その特性を向上させる方法、および展望

光電気化学（PEC）セルを用いて清浄な水素燃料を生産するために太陽エネルギーを利用することは、非常に魅力的でありながら挑戦的な選択肢です。このレビューは、太陽水素生産のためのBiVO4、a-Fe2O3、TaON、およびTa3N5などのいくつかの有望な光電極材料の最近の開発に焦点を当てています。光電極材料のPEC性能を向上させるためのいくつかの戦略が開発されており、これには以下が含まれます：(i) 幅広バンドギャップ半導体における可視光吸収を強化するためのドーピング、または狭バンドギャップ半導体における電荷輸送を促進するためのドーピング；(ii) 分離相や表面状態を除去するための表面処理；(iii) 過電圧を低下させるための電気触媒；(iv) 光の吸収を強化し、少数キャリアの移動距離を短縮するための形状制御；(v) 感作、パッシベーティング層、ヘテロ接合構造を利用したバンド構造工学などの他の方法。PEC技術は効率とコストおよび光化学的耐久性のバランスを取る必要があるため、光電極の光化学的耐久性も議論されます。光電極、電気触媒、および電解質を同時に最適化することで光化学的耐久性が改善される可能性があります。さらに、最近注目を集めている太陽海水分解についても簡単に紹介されます。最後に、太陽水素生産のためのPECセルの研究動向が詳述されます。