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Las reacciones medias de descomposición del agua fotoelectroquímica en fotoelectrodos semiconductores han recibido mucha atención, pero la descomposición global del agua impulsada por un solo fotoelectrodo ha permanecido elusiva debido a los estrictos requisitos de propiedades electrónicas y termodinámicas. Utilizar una configuración en tándem en la que el fotovoltaje total se genera mediante la absorción óptica complementaria a través de diferentes electrodos semiconductores es un posible camino hacia la descomposición del agua inducida por luz sin asistencia. Debido a los bajos fotovoltajes generados por materiales fotovoltaicos convencionales (por ejemplo, Si, CIGS), dichos sistemas suelen consistir en un diseño de triple unión que aumenta la complejidad debido a compromisos optoelectricos y tampoco son rentables. Aquí, mostramos que una celda solar de perovskita haluro orgánico-inorgánico procesada por solución (CH3NH3PbI3) en tándem con un fotoánodo de Fe2O3 puede lograr una descomposición global del agua no asistida con una eficiencia de conversión solar a hidrógeno del 2.4%. Se realizaron estudios electroópticos sistemáticos para investigar el rendimiento del dispositivo en tándem. Se encontró que la eficiencia global estaba limitada por la fotocorriente y el potencial de inicio de la hematita. Para comprender estas limitaciones, hemos estimado la eficiencia intrínseca de conversión solar a química de los fotoánodos de Fe2O3 dopados y no dopados. El potencial fotoeléctrico total generado por nuestro sistema en tándem (1.87 V) excede tanto los requisitos termodinámicos como cinéticos (1.6 V), lo que resulta en una descomposición global del agua sin la asistencia de un sesgo eléctrico.
Gurudayal et al. (Mon,) estudiaron esta cuestión.