Para hacer la transición de nuestra economía energética a una que sea totalmente sostenible y no dependa de los combustibles fósiles, es necesariio desarrollar un dispositivo "fotosintético artificial" económicamente viable para el almacenamiento global de energía solar, ya que la energía química es un objetivo urgente. El uso de energía solar para impulsar la producción electroquímica de combustibles (por ejemplo, la división del agua en hidrógeno molecular y oxígeno) es una tecnología prometedora en este sentido. La conversión de energía solar a combustible de alta eficiencia se puede lograr directamente utilizando un dispositivo fotoelectroquímico (PEC) que consiste en un fotoanalizador de tipo n en tándem con un fotocátodo de tipo p. Sin embargo, se necesita el desarrollo de fotoelectrodos estables y económicos para hacer que los dispositivos PEC sean económicamente viables.

En esta presentación, se analizará el progreso de nuestro laboratorio en el desarrollo de fotoelectrodos de alto rendimiento y económicos, junto con la aplicación de células tándem de división de agua PEC en general. Específicamente, cómo se examinará el uso de técnicas de procesamiento de solución escalable (por ejemplo, procesamiento coloidal de nanopartículas o sol geles) que conduce a limitaciones en el transporte de carga y transferencia de carga en los fotoelectrodos de película delgada resultantes. También se presentarán estrategias para superar estas limitaciones utilizando innovaciones químicas tales como el uso de capas de amortiguación de extracción de carga, catalizadores, recocido / dopaje y autoensamblaje de nanopartículas. Los materiales de interés son óxidos (por ejemplo, CuFeO2 ZnFe2O4), CIGS, WSe2 en capas 2D y materiales semiconductores basados en carbono.