磷掺杂Ta₃N₅光阳极

光电流提至9倍

磷的非金属掺杂通过构建II型同质结，同时提升体相电荷分离效率与表面电荷注入效率，为高效光电化学水氧化提供新路径。

Dong, Congzhao · 张亚军 · 毕迎普 · Zeyu, Li · 丁勇

Chinese Chemical Letters 2025

参数信息

光电流密度 (原始Ta₃N₅)

1.11 mA/cm²

光电流密度 (磷掺杂Ta₃N₅)

10 mA/cm²

施加偏压光电转换效率

1.78 %

技术优势

光电流提升9倍

磷掺杂显著提升了Ta₃N₅的光电流密度，说明电荷分离与注入效率得到改善。

同质结促分离

掺杂在近表面形成II型同质结，有效促进光生电子和空穴的分离与转移，减轻体相复合。

带隙能量重构

磷掺杂引起有利的能带重构，优化了界面电荷传输的热力学驱动力。

应用场景

• 光电化学水分解：提供高效Ta₃N₅光阳极，用于光电化学分解水制氢。
• 人工光合作用：作为人工光合作用的光阳极，驱动水氧化半反应。
• 太阳能燃料：将太阳能转化为氢能等太阳能燃料。
• 析氧反应：高效催化析氧反应，降低水氧化的过电位。