Photoelectrocatalytic energy conversion using metal oxide composite photoanodes

Die Rekombination von photogenerierten Ladungsträgern ist ein limitierender Prozess in Halbleitermaterialien für die solare Wasserspaltung. Besonders die Verbesserung des Übergangs der photogenerierten Elektronen zwischen Rückkontakt und n-dotierten Halbleitermaterialien ist entscheidend, um die Akkumulation der photogenerierten Elektronen zu verringern. Es wurden transparente leitfähige Substrate mit Pt-Nanopartikeln modifiziert, auf die n-dotierte Halbleitermaterialien elektrochemisch abgeschieden wurden. Sowohl für den Modelkatalysator ZnO also auch für das durch limitierten Elektronentransfer bekannte BiVO$_4$ konnte eine signifikante Verbesserung der photoelektrochemischen Effizienz infolge der Verringerung der Rekombination von Elektron-Loch-Paaren gezeigt werden. Weiterhin wurde der Einfluss von zwei zusätzlichen Übergangsmetallen auf die photoelektrochemische Aktivität von BiVO$_4$ systematisch untersucht und es erfolgte die lokale Detektion des produzierten Sauerstoffes

Tuning light‐driven water splitting efficiency of Mo‐doped BiVO_4\_4

We present airbrush spray‐coating as a reproducible method for the preparation of Mo‐doped BiVO$\_4$ (Mo : BiVO$\_4$) as photoabsorber with different layer thicknesses and Mo content. Optimisation of layer thickness is aiming on diminishing limitations by the electronic conductivity within the photoabsorber, thus increasing the incident photon to current efficiency (IPCE) of the samples. Furthermore, the Mo to V ratio leading to the highest photocurrent density was determined, and the optimised Mo : BiVO$\_4$ samples were decorated with a variety of oxygen evolution reaction (OER) electrocatalysts such as cobalt phosphate and layered double hydroxides. A mass loading gradient of Ni−Fe LDH was sprayed on top of the Mo : BiVO$\_4$ photoanode for optimisation of the OER catalyst loading. The photocurrent density was enhanced by up to 5.8 times at 0.8 V vs. RHE in comparison with the pristine Mo : BiVO$\_4$ sample in absence of any OER electrocatalyst