薄膜 BiVO4 光陽極の量子効率の大幅改善

BiVO4 は、水からの酸素発生のための有望な光触媒として最近多くの注目を集めていますが、光陽極としての性能を制限する要因についてはほとんど知られていません。本記事では、新しいスプレー熱分解法によって調製された高効率で再現性のある BiVO4 光陽極について報告します。透明導電基板（Fドープ SnO2、FTO）上に堆積された無ドープ薄膜において、電子輸送およびバックコンタクトでの電荷収集が光応答を制限することが判明しました。電子輸送は1% Wのドナー導入によって大幅に向上できますが、電荷収集の問題はFTOと BiVO4 の間に薄（約10 nm）の界面層の SnO2 を導入することで解決されました。この層はおそらくFTO/BiVO4界面におけるFTO関連の欠陥状態による再結合を防ぐホールミラーとして機能しています。これらの二つの問題に対処することで、スプレー堆積された BiVO4 薄膜の外部量子効率（IPCE）が約7倍向上し、1% Wドープの BiVO4 薄膜が FTO/SnO2 上に堆積された場合、1.63 VRHE で 450 nm において前例のないIPCE 46% を達成しました。