新型铜锌锡硫薄膜光阴极构建及其太阳能光水解制氢

深圳大学物理与光电工程学院物理学大三本科生任思源同学在科研实训导师梁广兴老师的指导下，以第一作者在英国皇家化学会旗舰期刊Chemical Science（自然指数期刊，影响因子7.5，中国科学院一区，TOP期刊）发表题为“Band-bending Engineering In Cu₂ZnSnS₄Photocathodes Using A Composite (Zn,Ti)O Electron Transport Layer For Solar Water Splitting”的最新研究成果。

太阳能光电化学分解水制氢可将太阳能直接转化为清洁氢能，是绿色氢能生产的重要技术路径之一。无机化合物铜锌锡硫Cu2ZnSnS4（CZTS）薄膜光学带隙合适、光吸收系数高且化学元素丰富，是一种极具潜力的环境友好型、高效、低成本且性能稳定的光阴极材料。然而，其性能提升受限于异质结界面能带排列不理想及严重的界面非辐射复合等问题。本工作中，研究团队采用复合双电子传输层CdS/(Zn,Ti)O结构实现异质结界面能带构型优化，采用原子层沉积制备的(Zn,Ti)O薄膜在CZTS/CdS表面形成致密且均匀的覆盖层，并在CZTS/CdS/(Zn,Ti)O界面建立更理想的能带弯曲，促进光生电子定向传输同时有效抑制缺陷引起的电子-空穴复合；构建出全无机Mo/CZTS/CdS/(Zn,Ti)O/Pt光阴极，在0 VRHE下实现了29.2 mA cm-2的高光电流密度并获得7.02%的半电池太阳能-氢能转换效率。

感谢科技部重点研发专项项目，国家自然科学基金面上项目，广东省基础与应用基础研究基金和深圳大学2035-B类项目。

深圳大学梁广兴研究员、陈烁研究员和博士生Muhammad Abbas为论文的通讯作者，深圳大学为唯一通讯单位。

论文链接：https://doi.org/10.1039/D6SC00648E