Highly efficient semiconductor photoelectrodes for solar hydrogen production through photocatalytic water splitting are a promising and challenge solution to solve the energy problems. In this work, Ag/Cu2O/ZnO tandem triple-junction photoelectrode was designed and prepared. An increase of 11 times of photocurrent is achieved in the Ag/Cu2O/ZnO photoelectrode comparing to that of the Cu2O film. The high performance of the Ag/Cu2O/ZnO film is due to the optimized design of the tandem triple-junction structure, where the localized surface Plasmon resonance of Ag and the hetero-junctions efficiently absorb solar energy, produce, and separate electron-hole pairs in the photocathode.
References
1.
S. C.
Warren
, K.
Voïtchovsky
, H.
Dotan
, C. M.
Leroy
, M.
Cornuz
, F.
Stellacci
, C.
Hébert
, A.
Rothschild
, and M.
Grätzel
, Nat. Mater.
12
, 842
(2013
).2.
D.
Voiry
, H.
Yamaguchi
, J. W.
Li
, R.
Silva
, D. C. B.
Alves
, T.
Fujita
, M.
Chen
, T.
Asefa
, V. B.
Shenoy
, G.
Eda
, and M.
Chhowalla
, Nat. Mater.
12
, 850
(2013
).3.
A.
Paracchino
, V.
Laporte
, K.
Sivula
, M.
Grätzel
, and E.
Thimsen
, Nat. Mater.
10
, 456
(2011
).4.
A.
Paracchino
, N.
Mathews
, T.
Hisatomi
, M.
Stefik
, S. D.
Tilley
, and M.
Grätzel
, Energy Environ. Sci.
5
, 8673
(2012
).5.
Z.
Xing
, S. H.
Shen
, M.
Wang
, F.
Ren
, Y.
Liu
, X. D.
Zheng
, Y. C.
Liu
, X. H.
Xiao
, W.
Wu
, and C. Z.
Jiang
, Appl. Phys. Lett.
105
, 143902
(2014
).6.
D. H.
Chen
and R. A.
Caruso
, Adv. Funct. Mater.
23
, 1356
(2013
).7.
X. B.
Chen
, S. H.
Shen
, L. J.
Guo
, and S. S.
Mao
, Chem. Rev.
110
, 6503
(2010
).8.
A.
Fujishima
and K.
Honda
, Nature
238
, 37
(1972
).9.
C. F.
Chi
, H. W.
Cho
, H. S.
Teng
, C. Y.
Chuang
, Y. M.
Chang
, Y. J.
Hsu
, and Y. L.
Lee
, Appl. Phys. Lett.
98
, 012101
(2011
).10.
S.
Somasundaram
, C. R. N.
Chenthamarakshan
, N. R.
Tacconi
, and K.
Rajeshwar
, Int. J. Hydrogen Energy
32
, 4661
(2007
).11.
J.
Brillet
, J. H.
Yum
, M.
cornuz
, T.
Hisatomi
, R.
Solarska
, J.
Augustynski
, M.
Graetzel
, and K.
Sivula
, Nat. Photonics
6
, 824
(2012
).12.
C. J.
Engel
, T. A.
Polson
, J. R.
Spado
, J. M.
Bell
, and A.
Fillinger
, J. Electrochem. Soc.
155
, F37
(2008
).13.
P. E.
Jongh
, D.
Vanmaekelbergh
, and J. J.
Kelly
, Chem. Mater.
11
, 3512
(1999
).14.
B.
Kramm
, A.
Laufer
, D.
Reppin
, A.
Kronenberger
, P.
Hering
, A.
Polity
, and B. K.
Meyer
, Appl. Phys. Lett.
100
, 094102
(2012
).15.
A.
Mittiga
, E.
Salza
, F.
Sarto
, M.
Tucci
, and R.
Vasanthi
, Appl. Phys. Lett.
88
, 163502
(2006
).16.
P. E.
Jongh
, D.
Vanmaekelbergh
, and J. J.
Kelly
, J. Electrochem. Soc.
147
, 486
(2000
).17.
M.
Wang
, F.
Ren
, G. X.
Cai
, Y. C.
Liu
, S. H.
Shen
, and L. J.
Guo
, Nano Res.
7
, 353
(2014
).18.
C.
Wang
, Y. J.
Feng
, L.
Cai
, X. Y.
Yang
, J. F.
He
, W. S.
Yan
, Q. H.
Liu
, Z. H.
Sun
, F. C.
Hu
, Z.
Xie
, T.
Yao
, and S. Q.
Wei
, J. Power Sources
269
, 24
(2014
).19.
P.
Lin
, X. Q.
Yan
, X.
Chen
, Z.
Zhang
, H. G.
Yuan
, P. F.
Li
, Y. G.
Zhao
, and Y.
Zhang
, Nano Res.
7
, 860
(2014
).20.
Z. W.
Liu
, W. B.
Hou
, P.
Pavaskar
, M.
Aykol
, and S. B.
Cronin
, Nano Lett.
11
, 1111
(2011
).21.
S. K.
Cushing
, J. T.
Li
, F. K.
Meng
, T. R.
Senty
, S.
Suri
, M. J.
Zhi
, M.
Li
, A. D.
Bristow
, and N. Q.
Wu
, J. Am. Chem. Soc.
134
, 15033
(2012
).22.
J.
Zhou
, F.
Ren
, S. F.
Zhang
, W.
Wu
, X. H.
Xiao
, Y.
Liu
, and C. Z.
Jiang
, J. Mater. Chem. A
1
, 13128
(2013
).23.
K. L.
Sowers
and A.
Fillinger
, J. Electrochem. Soc.
156
, F80
(2009
).24.
X. M.
Lu
, M.
Rycenga
, S. E.
Skrabalak
, B.
Wiley
, and Y.
Xia
, Annu. Rev. Phys. Chem.
60
, 167
(2009
).25.
M. A.
Mahmoud
, W.
Qian
, and M. A.
El-Sayed
, Nano Lett.
11
, 3285
(2011
).© 2015 AIP Publishing LLC.
2015
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.
