Per fer la transició de la nostra economia energètica a una que sigui totalment sostenible i no depengui dels combustibles fòssils, és necessari desenvolupar un dispositiu "fotosintètic artificial" econòmicament viable per a l'emmagatzematge global d'energia solar, ja que l'energia química és un objectiu urgent . L'ús d'energia solar per impulsar la producció electroquímica de combustibles (per exemple, la divisió de l'aigua en hidrogen molecular i oxigen) és una tecnologia prometedora en aquest sentit. La conversió d'energia solar a combustible d'alta eficiència es pot aconseguir directament utilitzant un dispositiu fotoelectroquímic (PEC) que consisteix en un foto-analitzador de tipus n en tàndem amb un fotocàtode de tipus p. No obstant això, es necessita el desenvolupament de foto-electrods estables i econòmics per fer que els dispositius PEC siguin econòmicament viables.

En aquesta presentació, s'analitzarà el progrés del nostre laboratori en el desenvolupament de foto-electrods d'alt rendiment i econòmics, juntament amb l'aplicació de cèl·lules tàndem de divisió d'aigua PEC en general. Específicament, com s'examinarà l'ús de tècniques de processament de solució escalable (per exemple, processament col·loïdal de nanopartícules o sol gels) que condueix a limitacions en el transport de càrrega i transferència de càrrega en els foto-electrods de pel·lícula prima resultants. També es presentaran estratègies per superar aquestes limitacions utilitzant innovacions químiques com ara l'ús de capes d'amortiment d'extracció de càrrega, catalitzadors, recuit / dopatge i auto-assamblatge de nanopartícules. Els materials d'interès són òxids (per exemple, CuFeO2 ZnFe2O4), CIGS, WSe2 en capes 2D i materials semiconductors basats en carboni.