MoOX is commonly considered to be a high work-function semiconductor. From x-ray photoelectron spectroscopy and photo-electrochemical analysis, it is shown that MoOX can be considered as an effective hole transfer layer for the GaP-based device. Specifically, in the absence of carbon contamination using an ion beam cleaning step, the oxygen vacancy derived defect band located inside the bandgap becomes the main charge transfer mechanism. We demonstrate, for the first time, a device with a MoOX/GaP junction that functions as an unbiased photo-charging cell for the redox flow battery system with AQS/AQSH2∥I−/I3− redox couples. This work has important implications toward enabling MoOX applications beyond the conventional solar cells, including electrochemical energy storage and chemical conversion systems.
REFERENCES
1.
H.
Kawasaki
, K.
Konishi
, D.
Adachi
, H.
Uzu
, T.
Irie
, K.
Yoshikawa
, K.
Nakano
, T.
Uto
, W.
Yoshida
, K.
Yamamoto
, and M.
Kanematsu
, Nat. Energy
2
, 17032
(2017
).2.
D.
Bae
, B.
Seger
, O.
Hansen
, P. C. K.
Vesborg
, and I.
Chorkendorff
, ChemElectroChem
6
, 106
(2019
).3.
X.
Li
, F.
Xie
, S.
Zhang
, J.
Hou
, and W. C. H.
Choy
, Light: Sci. Appl.
4
, e273
(2015
).4.
F.
Wang
, S.
Zhao
, B.
Liu
, Y.
Li
, Q.
Ren
, R.
Du
, N.
Wang
, C.
Wei
, X.
Chen
, G.
Wang
, B.
Yan
, Y.
Zhao
, and X.
Zhang
, Nano Energy
39
, 437
(2017
).5.
C.
Battaglia
, X.
Yin
, M.
Zheng
, I. D.
Sharp
, T.
Chen
, S.
McDonnell
, A.
Azcatl
, C.
Carraro
, B.
Ma
, R.
Maboudian
, R. M.
Wallace
, and A.
Javey
, Nano Lett.
14
, 967
(2014
).6.
J.
Bullock
, D.
Yan
, A.
Cuevas
, Y.
Wan
, and C.
Samundsett
, Energy Procedia
77
, 446
(2015
).7.
D.
Bae
, T.
Pedersen
, B.
Seger
, B.
Iandolo
, O.
Hansen
, P. C. K.
Vesborg
, and I.
Chorkendorff
, Catal. Today
290
, 59
(2017
).8.
S.
De Wolf
, A.
Descoeudres
, Z. C.
Holman
, and C.
Ballif
, Green
2
, 7
(2012
).9.
F.
Li
, Y.
Zhou
, M.
Liu
, G.
Dong
, and F.
Liu
, arXiv:1902.09127 (2019
).10.
J.
Bullock
, A.
Cuevas
, T.
Allen
, and C.
Battaglia
, Appl. Phys. Lett.
105
, 232109
(2014
).11.
O.
Almora
, L. G.
Gerling
, C.
Voz
, R.
Alcubilla
, J.
Puigdollers
, and G.
Garcia-Belmonte
, Sol. Energy Mater. Sol. Cells
168
, 221
(2017
).12.
B.
Mei
, A. A.
Permyakova
, R.
Frydendal
, D.
Bae
, T.
Pedersen
, P.
Malacrida
, O.
Hansen
, I. E. L.
Stephens
, P. C. K.
Vesborg
, B.
Seger
, and I.
Chorkendorff
, J. Phys. Chem. Lett.
5
, 3456
(2014
).13.
J.
Tong
, Y.
Wan
, J.
Cui
, S.
Lim
, N.
Song
, and A.
Lennon
, Appl. Surf. Sci.
423
, 139
(2017
).14.
Z. S.
Bittner
, D. V.
Forbes
, M.
Nesnidal
, and S. M.
Hubbard
, in Conference Record of the IEEE Photovoltaic Specialists Conference
(IEEE
, 2011
), Paper no. 001959.15.
S.
Hu
, M. R.
Shaner
, J. A.
Beardslee
, M.
Lichterman
, B. S.
Brunschwig
, and N. S.
Lewis
, Science
344
, 1005
(2014
).16.
A.
Standing
, S.
Assali
, L.
Gao
, M. A.
Verheijen
, D.
van Dam
, Y.
Cui
, P. H. L.
Notten
, J. E. M.
Haverkort
, and E. P. A. M.
Bakkers
, Nat. Commun.
6
, 7824
(2015
).17.
W.
Li
, H. C.
Fu
, Y.
Zhao
, J. H.
He
, and S.
Jin
, Chem
4
, 2644
(2018
).18.
S.
Liao
, X.
Zong
, B.
Seger
, T.
Pedersen
, T.
Yao
, C.
Ding
, J.
Shi
, J.
Chen
, and C.
Li
, Nat. Commun.
7
, 11474
(2016
).19.
Q.
Cheng
, W.
Fan
, Y.
He
, P.
Ma
, S.
Vanka
, S.
Fan
, Z.
Mi
, and D.
Wang
, Adv. Mater.
29
, 1700312
(2017
).20.
K.
Wedege
, D.
Bae
, E.
Dražević
, A.
Mendes
, P. C. K.
Vesborg
, and A.
Bentien
, RSC Adv.
8
, 6331
(2018
).21.
M.
Ah Sen
, Molybdenum Oxide Thin Films for Heterojunction Crystalline Silicon Solar Cells
(Delft University of Technology
, 2017
).22.
D.
Bae
, G. M.
Faasse
, G.
Kanellos
, and W. A.
Smith
, Sustainable Energy Fuels
3
, 2399
(2019
).23.
D.
Bae
, B.
Seger
, M.
Malizia
, I.
Chorkendorff
, P. C. K.
Vesborg
, T.
Pedersen
, O.
Hansen
, and A.
Kuznetsov
, Energy Environ. Sci.
8
, 650
(2015
).24.
K.
Wedege
, E.
Dražević
, D.
Konya
, and A.
Bentien
, Sci. Rep.
6
, 39101
(2016
).25.
M.
Malizia
, B.
Seger
, I.
Chorkendorff
, and P. C. K.
Vesborg
, J. Mater. Chem. A
2
, 6847
(2014
).26.
S.
Krishnamoorthy
, D. N.
Nath
, F.
Akyol
, P. S.
Park
, M.
Esposto
, and S.
Rajan
, Appl. Phys. Lett.
97
, 203502
(2010
).27.
K.
Inzani
, M.
Nematollahi
, F.
Vullum-Bruer
, T.
Grande
, T. W.
Reenaas
, and S. M.
Selbach
, Phys. Chem. Chem. Phys.
19
, 9232
(2017
).28.
S.
Erfanifam
, S. M.
Mohseni
, L.
Jamilpanah
, M.
Mohammadbeigi
, P.
Sangpour
, S. A.
Hosseini
, and A.
Iraji Zad
, Mater. Des.
122
, 220
(2017
).29.
E.
Burstein
, Phys. Rev.
93
, 632
(1954
).30.
T. S.
Moss
, “The interpretation of the properties of indium antimonide
,” Proc. Phys. Soc., Sect. B
67
, 775
(1954
).31.
C.
Liu
, Z.
Li
, and Z.
Zhang
, Sci. Technol. Adv. Mater.
14
, 065005
(2013
).32.
M. S.
Oh
, B. S.
Yang
, J. H.
Lee
, S. H.
Oh
, U. S.
Lee
, Y. J.
Kim
, H. J.
Kim
, and M. S.
Huh
, J. Vac. Sci. Technol., A
30
, 031501
(2012
).33.
W.
Yoon
, J. E.
Moore
, E.
Cho
, D.
Scheiman
, N. A.
Kotulak
, E.
Cleveland
, Y. W.
Ok
, P. P.
Jenkins
, A.
Rohatgi
, and R. J.
Walters
, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
56
, 08MB18
(2017
).34.
J. R.
McKone
, F. J.
DiSalvo
, and H. D.
Abruña
, J. Mater. Chem. A
5
, 5362
(2017
).35.
M.
Quan
, D.
Sanchez
, M. F.
Wasylkiw
, and D. K.
Smith
, J. Am. Chem. Soc.
129
, 12847
(2007
).36.
Z.
Xu
, I.
Michos
, X.
Wang
, R.
Yang
, X.
Gu
, and J.
Dong
, Chem. Commun.
50
, 2416
(2014
).37.
S. M.
Spitzer
, B.
Schwartz
, and M.
Kuhn
, J. Electrochem. Soc.
120
, 669
(1973
).38.
D.
Bae
, B.
Seger
, P. C. K.
Vesborg
, O.
Hansen
, and I.
Chorkendorff
, Chem. Soc. Rev.
46
, 1933
(2017
).39.
D.
Bae
, B.
Mei
, R.
Frydendal
, T.
Pedersen
, B.
Seger
, O.
Hansen
, P. C. K.
Vesborg
, and I.
Chorkendorff
, ChemElectroChem
3
, 1546
(2016
).40.
M. J.
Choi
, J.-Y.
Jung
, M.-J.
Park
, J.-W.
Song
, J.-H.
Lee
, and J. H.
Bang
, J. Mater. Chem. A
2
, 2928
(2014
).41.
S.
Lee
, A. R.
Bielinski
, E.
Fahrenkrug
, N. P.
Dasgupta
, and S.
Maldonado
, ACS Appl. Mater. Interfaces
8
, 16178
(2016
).42.
M.
Treideris
, I.
Simkiene
, A.
Selskis
, Z.
Balevicius
, and G. J.
Babonas
, Acta Phys. Pol., A
119
, 131
(2011
).43.
T.
Tiedje
, E.
Yablonovitch
, G. D.
Cody
, and B. G.
Brooks
, IEEE Trans. Electron Devices
31
, 711
(1984
).44.
D.
Bae
, S.
Shayestehaminzadeh
, E. B.
Thorsteinsson
, T.
Pedersen
, O.
Hansen
, B.
Seger
, P. C. K.
Vesborg
, S.
Ólafsson
, and I.
Chorkendorff
, Sol. Energy Mater. Sol. Cells
144
, 758
(2016
).© 2020 Author(s).
2020
Author(s)
You do not currently have access to this content.
