향상된 빛 수확과 전하 수송을 가진 낮은 발현 잠재력 Z-스킴 Ta3N5 기반 광전극

초록 태양-수소 효율을 높이는 데 있어 광수확과 전하 수송의 동시 개선은 주요 도전 과제이다. 여기에서, 고유한 밴드갭 및 밴드 위치를 활용하여 전하 수송 경로를 생성에서 촉매 반응으로 촉진하는 Ta 3 N 5 ‐Si Z-스킴 시스템이 구축되었다. NbN x 전자 매개체와 함께 조정된 Ta 3 N 5 ‐Si 접합은 Z-스킴 전하 수송을 효과적으로 확립하고, 수산화 작용을 위한 구동력을 향상시켜 광전압의 증가로 발현 잠재력을 줄인다. 게다가, 질소 도핑된 CoFeO x 공동 촉매는 표면 수준에서 홀 다이내믹스 및 동력을 향상시켜 수산화 촉매 반응을 위한 홀 추출을 개선한다. 위의 전략 간의 시너지는 Ta 3 N 5 광전극에서 전하 분리 및 수송을 더욱 가속화 하여, 광전극에 대한 발현 잠재력을 가역 수소 전극에 대해 0.69V에서 0.27V로 감소시키며, 420mV의 감소를 나타낸다. 이 결과는 Ta 3 N 5 기반 광전극에서 관찰된 가장 낮은 발현 잠재력 중 하나를 나타낸다. 광전압 및 광전류를 향상시키기 위한 체계적인 접근은 금속 질화물 기반 PEC 장치의 설계 개념을 확장한다.