中科大孙海定团队：高效太阳能制氢！协同双电子提取驱动晶圆级氮化物纳米线光电阴极

中科大孙海定团队提出了一种可扩展的内外协同双电子提取策略，为光生电子从纳米线体相到电解质的快速传输建立了高效通道。优化后的p‑InGaN纳米线光电电极在酸性环境中表现出高效且稳定的析氢性能，在0 V vs. RHE下实现了-3.40 mA·cm⁻²的光电流密度——相较于初始器件性能提升了37.8倍，并展现出0.82 V vs. RHE的优异起始电位，同时在无任何表面保护层的条件下稳定产氢超过300小时。具体而言，在单结纳米线中引入由n⁺⁺‑GaN、InGaN和p⁺⁺‑GaN组成的电子阻挡层(EBL)，有效抑制了p‑InGaN中光生电子流入内部电路，同时允许光生空穴穿过该层进入电路。而在外部优化方面，InGaN纳米线表面的硫离子掺杂显著增强了InGaN的能带弯曲，为电子向电解质的传输提供了更强驱动力；同时，掺杂表面优化了氢吸附能，从而加速了析氢反应速率。该内外协同双电子提取策略的成功实施显著提升了单结InGaN纳米线的电子利用效率，为未来发展大规模、可扩展且高性能的光电阴极提供了新的技术见解与实践支持。 ...[查看原文]