高氧化性能超薄镍膜钝化的硅光阳极3.docx

高氧化性能超薄镍膜钝化的硅光阳极

硅极易被腐蚀的特性阻碍了其在光阳极方面的应用。然而，我们 发现 n 型硅表面沉积 ? 2 纳米镍膜后，其形成了一种独特的金属 - 绝缘体 -半导体这样的一种物质， 这种光阳极物质在氢氧化钾溶液 ( KOH ，pH 值 = 14)和硼酸水溶液( pH = 9.5 )中表现较好的 光电化学水分解能力。在这个结构当中，镍膜一方面充当抗腐蚀 的表面保护层，另一方面又可以做为制造氧气的一个非贵金属电 极。在 1mol/L 的 KOH 水溶液中， Ni / n-Si 光阳极呈现出较高的 光电化学活性，这种高活性表现在具有低起始电位，高光电流密 度和持久性。而且在硼酸锂和硼酸钾混合溶液中持续工作约 80 小 时后电极没有显现衰减的迹象。 高光电压可以归因于金属 - 绝缘体 -半导体状器件内部高的内建电势，这种金属 -绝缘体 -半导体状器 件在电解液中具有一超薄，不完全屏蔽的 Ni/NiOx 层。

太阳光断断续续的性质是阻碍人类社会广泛收集利用太阳能的一

个主要因素。一个潜在的解决方案是利用太阳光驱动向上的电化 学反应来产生化学燃料，这种燃料可以储存和运输。光电化学

(PEC)水分解反应就是这样的反应，基于这样的目的，巨大的

努力已投资在追求具有光活性且耐用的半导体材料上，尤其是可 在高氧化电位下操作的光阳极。氧化物， 例如 TiO2 和 WO3 在 上述条件下都相对稳定， 但在可见光下具有较差的光电化学特性。 硅和 III-V 族半导体，电子工业中的重要材料， 是优良的光吸收剂， 具有高载流子迁移率但非常容易受到光腐蚀。虽然这个问题也可 以通过使用光电耦合电解方案来避免，光电化学分解水由于其较 低的制造成本而很有吸引力。用一层稳定的材料来钝化半导体的 表面能抑制或延缓光腐蚀，同时，这样的层也可以作为电极，以 促进低迷的析氧反应（ OER）。