استفاده از لایه‌های محافظ رسانا و مقاوم در برابر خوردگی راهبردی کلیدی برای بهبود دوام مواد جاذب نور در تقسیم آب به روش فوتوالکتروشیمیایی است. در فوتوآندهای با کارایی بالا مانند Si، GaAs و GaP، لایه‌های محافظ TiO۲ آمورف، که توسط لایه‌نشانی اتمی رسوب می‌کنند، از طریق حفره‌ها رسانایی ایجاد می‌کنند، که دلیل این رسانایی وجود نقص ساختاری در TiO۲ است. با این حال، زمانی که روی آندهای نوری ارزان و ساده مانند اکسیدهای فلزی پوشش داده شوند، هیچ انتقال باری از طریق TiO۲ آمورف مشاهده نمی‌شود.
یک لایه نازک پلی‌اتیلن ایمین بین جاذب نور و پلی‌اتیلن هیبریدی/TiO۲ به عنوان رابط انتخابی حفره عمل می‌کند و خواص اپتوالکترونیکی دستگاه‌های فوتوآند را بهبود می‌بخشد. این فوتوآندهای اصلاح شده با پلی‌اتیلن ایمین/TiO۲، پایداری بالایی برای اکسیداسیون آب در طول ۴۰۰ ساعت از خود نشان می‌دهند.
تولید هیدروژن فتوولتائیک نور خورشید را برای تولید هیدروژن از طریق تجزیه الکتروشیمیایی آب مهار می‌کند. این فرآیند متکی بر فوتوالکترود است که انرژی خورشیدی را جذب می‌کند تا واکنش‌هایی را انجام دهد که مولکول‌های آب را به هیدروژن و اکسیژن تقسیم می‌کند.
به طور خاص، هنگامی که نور خورشید فوتوالکترود را روشن می‌کند، واکنش‌های الکتروشیمیایی را ایجاد می‌کند که جداسازی آب را به عناصر تشکیل دهنده آن تسهیل می‌کند و در نهایت گاز هیدروژن تولید می‌کند.
با این حال، یک چالش بزرگ با این فناوری، خوردگی فوتوالکترودها در طول اکسیداسیون آب است که نیاز حیاتی به مواد محافظ موثر قبل از تجاری‌سازی را ضروری می‌کند. در حالی که فوتوالکترودهای مبتنی بر اکسید فلز مقرون به صرفه هستند، پیشرفت در توسعه آن‌ها به دلیل عدم وجود لایه‌های محافظ مناسب با تاخیر مواجه شد.
این تیم تحقیقاتی این چالش را با ترکیب پلیمر پلی اتیلن ایمین (PEI) در دی اکسید تیتانیوم (TiO۲) که به طور سنتی برای محافظت از فوتوالکترودهای نیمه‌هادی پرهزینه استفاده می‌شود، برطرف کرده است. این لایه محافظ نوآورانه به طور موثر ذرات باردار منفی الکترون تولید شده توسط جذب نور را مسدود می‌کند در حالی که به طور انتخابی به ذرات دارای بار مثبت اجازه می‌دهد تا واکنش‌های اکسیداسیون آب را تسهیل کنند، بنابراین عملکرد فوتوآندها را افزایش داده و از خوردگی جلوگیری می‌کنند.
انتهای پیام/
