Resonant light trapping in ultrathin films for water splitting

材料科学 光电子学 光电解 吸收(声学) 分解水 载流子 半导体 可见光谱 光强度 光学 电极 化学 光催化 电解 生物化学 物理 物理化学 电解质 复合材料 催化作用
作者
Hen Dotan,Ofer Kfir,Elad Sharlin,Oshri Blank,Moran Gross,Irina Dumchin,Guy Ankonina,Avner Rothschild
出处
期刊:Nature Materials [Nature Portfolio]
卷期号:12 (2): 158-164 被引量:318
标识
DOI:10.1038/nmat3477
摘要

Semiconductor photoelectrodes for solar hydrogen production by water photoelectrolysis must employ stable, non-toxic, abundant and inexpensive visible-light absorbers. Iron oxide (α-Fe(2)O(3)) is one of few materials meeting these requirements, but its poor transport properties present challenges for efficient charge-carrier generation, separation, collection and injection. Here we show that these challenges can be addressed by means of resonant light trapping in ultrathin films designed as optical cavities. Interference between forward- and backward-propagating waves enhances the light absorption in quarter-wave or, in some cases, deeper subwavelength films, amplifying the intensity close to the surface wherein photogenerated minority charge carriers (holes) can reach the surface and oxidize water before recombination takes place. Combining this effect with photon retrapping schemes, such as using V-shaped cells, provides efficient light harvesting in ultrathin films of high internal quantum efficiency, overcoming the trade-off between light absorption and charge collection. A water photo-oxidation current density of 4 mA cm(-2) was achieved using a V-shaped cell comprising ~26-nm-thick Ti-doped α-Fe(2)O(3) films on back-reflector substrates coated with silver-gold alloy.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
多吃青菜发布了新的文献求助10
刚刚
共享精神应助RRR采纳,获得10
1秒前
1秒前
yixifu完成签到,获得积分10
1秒前
深情安青应助江小姜采纳,获得30
1秒前
丘比特应助学林书屋采纳,获得10
2秒前
softquietone完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
3秒前
#include发布了新的文献求助30
4秒前
沐风发布了新的文献求助10
4秒前
生动白开水完成签到,获得积分10
4秒前
钱从四面八方来完成签到,获得积分20
4秒前
tcmlida完成签到,获得积分10
5秒前
优秀笑寒发布了新的文献求助20
5秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
鱼鱼完成签到 ,获得积分10
5秒前
坚强幻露完成签到 ,获得积分10
6秒前
李雪松发布了新的文献求助10
6秒前
土人发布了新的文献求助10
6秒前
语言发布了新的文献求助50
7秒前
7秒前
Huan发布了新的文献求助20
7秒前
小宝完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
情怀应助半夏生姜采纳,获得10
8秒前
8秒前
CipherSage应助李雪松采纳,获得10
9秒前
9秒前
小不溜完成签到,获得积分10
10秒前
Yanglk完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
聪明尔白完成签到 ,获得积分20
10秒前
11秒前
11秒前
3636完成签到,获得积分10
11秒前
devilito完成签到,获得积分10
11秒前
高佳升发布了新的文献求助20
12秒前
挖掘机应助ahshdh采纳,获得200
12秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
《微型计算机》杂志2006年增刊 1600
Einführung in die Rechtsphilosophie und Rechtstheorie der Gegenwart 1500
Binary Alloy Phase Diagrams, 2nd Edition 1000
DESIGN GUIDE FOR SHIPBOARD AIRBORNE NOISE CONTROL 600
NMR in Plants and Soils: New Developments in Time-domain NMR and Imaging 600
La cage des méridiens. La littérature et l’art contemporain face à la globalisation 577
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 内科学 生物化学 物理 计算机科学 纳米技术 遗传学 基因 复合材料 化学工程 物理化学 病理 催化作用 免疫学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4960584
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4221179
关于积分的说明 13145684
捐赠科研通 4004827
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2191699
邀请新用户注册赠送积分活动 1205849
关于科研通互助平台的介绍 1116956