Recent advances in dye-sensitized photoelectrochemical cells for solar hydrogen production based on molecular components

Energy and Environmental Science

Volumn 8, Issue 3, 2015, Pages 760-775

  Yu, Ze ^a   Li, Fei ^a   Sun, Licheng ^a,b  

^a DALIAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY   (China)

^b ROYAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (Sweden)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ELECTROCHEMICAL CELLS; HYDROGEN FUELS; HYDROGEN PRODUCTION; SOLAR POWER GENERATION;

DESIGN AND CONSTRUCTION; DYE-SENSITIZED PHOTOELECTROCHEMICAL CELLS; ELECTRICAL POWER; FUTURE CHALLENGES; MOLECULAR COMPONENTS; PHOTO-ELECTROCHEMICAL DEVICE; SOLAR HYDROGEN PRODUCTION; VISIBLE-LIGHT-DRIVEN;

DYE-SENSITIZED SOLAR CELLS;

DESIGN; DYE; ELECTRICAL POWER; ELECTROCHEMICAL METHOD; ELECTRODE; FUEL CELL; MOLECULAR ANALYSIS; PHOTOCHEMISTRY; SOLAR POWER;

EID: 84924363682     PISSN: 17545692     EISSN: 17545706     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c4ee03565h     Document Type: Review

References (112)

1. N. S. Lewis D. G. Nocera Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006 103 15729 15735
2. A. J. Esswein D. G. Nocera Chem. Rev. 2007 107 4022 4047
3. R. F. Service Science 2005 309 548 551
4. L. Hammarström S. Hammes-Schiffer Acc. Chem. Res. 2009 42 1859 1860
5. M. Grätzel Nature 2001 414 338 344
6. L. Alibabaei H. Luo R. L. House P. G. Hoertz R. Lopez T. J. Meyer J. Mater. Chem. A 2013 1 4133 4145
7. J. R. McKone N. S. Lewis H. B. Gray Chem. Mater. 2013 26 407 414
8. T. J. Jacobsson V. Fjallstrom M. Edoff T. Edvinsson Energy Environ. Sci. 2014 7 2056 2070
9. R. van de Krol Y. Liang J. Schoonman J. Mater. Chem. 2008 18 2311 2320
10. F. F. Abdi L. Han A. H. M. Smets M. Zeman B. Dam R. van de Krol Nat. Commun. 2013 4 2195 2202
11. L. Han F. F. Abdi P. Perez Rodriguez B. Dam R. van de Krol M. Zeman A. H. M. Smets Phys. Chem. Chem. Phys. 2014 16 4220 4229
12. L. Han F. F. Abdi R. van de Krol R. Liu Z. Huang H.-J. Lewerenz B. Dam M. Zeman A. H. M. Smets ChemSusChem 2014 7 2832 2838
13. S. Y. Reece J. A. Hamel K. Sung T. D. Jarvi A. J. Esswein J. J. H. Pijpers D. G. Nocera Science 2011 334 645 648
14. O. Khaselev A. Bansal J. A. Turner Int. J. Hydrogen Energy 2001 26 127 132
15. S. Licht B. Wang S. Mukerji T. Soga M. Umeno H. Tributsch J. Phys. Chem. B 2000 104 8920 8924
16. O. Khaselev J. A. Turner Science 1998 280 425 427
17. J. Luo J.-H. Im M. T. Mayer M. Schreier M. K. Nazeeruddin N.-G. Park S. D. Tilley H. J. Fan M. Grätzel Science 2014 345 1593 1596
18. Y. Tachibana L. Vayssieres J. R. Durrant Nat. Photonics 2012 6 511 518
19. H. Dau I. Zaharieva Acc. Chem. Res. 2009 42 1861 1870
20. W. Lubitz E. J. Reijerse J. Messinger Energy Environ. Sci. 2008 1 15 31
21. L. Duan L. Tong Y. Xu L. Sun Energy Environ. Sci. 2011 4 3296 3313
22. J. Barber Chem. Soc. Rev. 2009 38 185 196
23. M. Wang Y. Na M. Gorlov L. Sun Dalton Trans. 2009 6458 6467
24. M. Wang L. Sun ChemSusChem 2010 3 551 554
25. R. Lomoth S. Ott Dalton Trans. 2009 9952 9959
26. A. Magnuson M. Anderlund O. Johansson P. Lindblad R. Lomoth T. Polivka S. Ott K. Stensjö S. Styring V. Sundström L. Hammarström Acc. Chem. Res. 2009 42 1899 1909
27. A. Fujishima K. Honda Nature 1972 238 37 38
28. K. Maeda K. Domen J. Phys. Chem. Lett. 2010 1 2655 2661
29. M. Kitano M. Hara J. Mater. Chem. 2010 20 627 641
30. A. Kudo Y. Miseki Chem. Soc. Rev. 2009 38 253 278
31. F. Wen C. Li Acc. Chem. Res. 2013 46 2355 2364
32. R. M. Navarro M. C. Alvarez-Galvan J. A. Villoria de la Mano S. M. Al-Zahrani J. L. G. Fierro Energy Environ. Sci. 2010 3 1865 1882
33. F. E. Osterloh Chem. Mater. 2007 20 35 54
34. F. E. Osterloh Chem. Soc. Rev. 2013 42 2294 2320
35. X. Chen S. Shen L. Guo S. S. Mao Chem. Rev. 2010 110 6503 6570
36. M. G. Walter E. L. Warren J. R. McKone S. W. Boettcher Q. Mi E. A. Santori N. S. Lewis Chem. Rev. 2010 110 6446 6473
37. R. Abe J. Photochem. Photobiol., C 2010 11 179 209
38. B. O'Regan M. Grätzel Nature 1991 353 737 740
39. A. Hagfeldt M. Grätzel Acc. Chem. Res. 2000 33 269 277
40. A. Hagfeldt G. Boschloo L. Sun L. Kloo H. Pettersson Chem. Rev. 2010 110 6595 6663
41. M. Grätzel J. Photochem. Photobiol., C 2003 4 145 153
42. M. Grätzel Acc. Chem. Res. 2009 42 1788 1798
43. Z. Yu N. Vlachopoulos M. Gorlov L. Kloo Dalton Trans. 2011 40 10289 10303
44. H. Tian L. Sun J. Mater. Chem. 2011 21 10592 10601
45. S. Mathew A. Yella P. Gao R. Humphry-Baker F. E. CurchodBasile N. Ashari-Astani I. Tavernelli U. Rothlisberger K. NazeeruddinMd M. Grätzel Nat. Chem. 2014 6 242 247
46. J. He H. Lindström A. Hagfeldt S.-E. Lindquist J. Phys. Chem. B 1999 103 8940 8943
47. P. Qin H. Zhu T. Edvinsson G. Boschloo A. Hagfeldt L. Sun J. Am. Chem. Soc. 2008 130 8570 8571
48. A. Nattestad A. J. Mozer M. K. R. Fischer Y. B. Cheng A. Mishra P. Bauerle U. Bach Nat. Mater. 2010 9 31 35
49. F. Odobel L. C. Le Pleux Y. Pellegrin E. Blart Acc. Chem. Res. 2010 43 1063 1071
50. F. Odobel Y. Pellegrin E. A. Gibson A. Hagfeldt A. L. Smeigh L. Hammarström Coord. Chem. Rev. 2012 256 2414 2423
51. F. Odobel Y. Pellegrin J. Phys. Chem. Lett. 2013 4 2551 2564
52. S. Powar T. Daeneke M. T. Ma D. Fu N. W. Duffy G. Götz M. Weidelener A. Mishra P. Bäuerle L. Spiccia U. Bach Angew. Chem., Int. Ed. 2013 52 602 605
53. M. Yu G. Natu Z. Ji Y. Wu J. Phys. Chem. Lett. 2012 3 1074 1078
54. L. Li E. A. Gibson P. Qin G. Boschloo M. Gorlov A. Hagfeldt L. Sun Adv. Mater. 2010 22 1759 1762
55. J. He H. Lindström A. Hagfeldt S.-E. Lindquist Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2000 62 265 273
56. W. J. Youngblood S.-H. A. Lee K. Maeda T. E. Mallouk Acc. Chem. Res. 2009 42 1966 1973
57. J. J. Concepcion R. L. House J. M. Papanikolas T. J. Meyer Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012 109 15560 15564
58. W. Song Z. Chen C. R. K. Glasson K. Hanson H. Luo M. R. Norris D. L. Ashford J. J. Concepcion M. K. Brennaman T. J. Meyer ChemPhysChem 2012 13 2882 2890
59. K. J. Young L. A. Martini R. L. Milot R. C. Snoeberger III V. S. Batista C. A. Schmuttenmaer R. H. Crabtree G. W. Brudvig Coord. Chem. Rev. 2012 256 2503 2520
60. J. R. Swierk T. E. Mallouk Chem. Soc. Rev. 2013 42 2357 2387
61. S. Berardi S. Drouet L. Francas C. Gimbert-Surinach M. Guttentag C. Richmond T. Stoll A. Llobet Chem. Soc. Rev. 2014 43 7501 7519
62. R. Argazzi N. Y. Murakami Iha H. Zabri F. Odobel C. A. Bignozzi Coord. Chem. Rev. 2004 248 1299 1316
63. A. S. Polo M. K. Itokazu N. Y. Murakami Iha Coord. Chem. Rev. 2004 248 1343 1361
64. A. Mishra M. K. R. Fischer P. Bäuerle Angew. Chem., Int. Ed. 2009 48 2474 2499
65. E. Galoppini Coord. Chem. Rev. 2004 248 1283 1297
66. D. J. Wasylenko R. D. Palmer C. P. Berlinguette Chem. Commun. 2013 49 218 227
67. D. G. H. Hetterscheid J. N. H. Reek Angew. Chem., Int. Ed. 2012 51 9740 9747
68. R. Cao W. Lai P. Du Energy Environ. Sci. 2012 5 8134 8157
69. J. J. Concepcion J. W. Jurss M. K. Brennaman P. G. Hoertz A. O. T. Patrocinio N. Y. Murakami Iha J. L. Templeton T. J. Meyer Acc. Chem. Res. 2009 42 1954 1965
70. W. J. Youngblood S.-H. A. Lee Y. Kobayashi E. A. Hernandez-Pagan P. G. Hoertz T. A. Moore A. L. Moore D. Gust T. E. Mallouk J. Am. Chem. Soc. 2009 131 926 927
71. S.-H. A. Lee Y. Zhao E. A. Hernandez-Pagan L. Blasdel W. J. Youngblood T. E. Mallouk Faraday Discuss. 2012 155 165 176
72. R. Brimblecombe A. Koo G. C. Dismukes G. F. Swiegers L. Spiccia J. Am. Chem. Soc. 2010 132 2892 2894
73. R. K. Hocking R. Brimblecombe L.-Y. Chang A. Singh M. H. Cheah C. Glover W. H. Casey L. Spiccia Nat. Chem. 2011 3 461 466
74. L. Li L. Duan Y. Xu M. Gorlov A. Hagfeldt L. Sun Chem. Commun. 2010 46 7307 7309
75. X. Xiang J. Fielden W. Rodríguez-Córdoba Z. Huang N. Zhang Z. Luo D. G. Musaev T. Lian C. L. Hill J. Phys. Chem. C 2012 117 918 926
76. F. Li Y. Jiang B. Zhang F. Huang Y. Gao L. Sun Angew. Chem., Int. Ed. 2012 51 2417 2420
77. N. Kaveevivitchai R. Chitta R. Zong M. El Ojaimi R. P. Thummel J. Am. Chem. Soc. 2012 134 10721 10724
78. P. D. Frischmann K. Mahata F. Wurthner Chem. Soc. Rev. 2013 42 1847 1870
79. W. Song C. R. K. Glasson H. Luo K. Hanson M. K. Brennaman J. J. Concepcion T. J. Meyer J. Phys. Chem. Lett. 2011 2 1808 1813
80. D. L. Ashford W. Song J. J. Concepcion C. R. K. Glasson M. K. Brennaman M. R. Norris Z. Fang J. L. Templeton T. J. Meyer J. Am. Chem. Soc. 2012 134 19189 19198
81. L. Wang D. L. Ashford D. W. Thompson T. J. Meyer J. M. Papanikolas J. Phys. Chem. C 2013 117 24250 24258
82. S. E. Bettis D. M. Ryan M. K. Gish L. Alibabaei T. J. Meyer M. L. Waters J. M. Papanikolas J. Phys. Chem. C 2014 118 6029 6037
83. L. Alibabaei M. K. Brennaman M. R. Norris B. Kalanyan W. Song M. D. Losego J. J. Concepcion R. A. Binstead G. N. Parsons T. J. Meyer Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2013 110 20008 20013
84. K. Hanson D. A. Torelli A. K. Vannucci M. K. Brennaman H. Luo L. Alibabaei W. Song D. L. Ashford M. R. Norris C. R. K. Glasson J. J. Concepcion T. J. Meyer Angew. Chem., Int. Ed. 2012 51 12782 12785
85. S. E. Bettis K. Hanson L. Wang M. K. Gish J. J. Concepcion Z. Fang T. J. Meyer J. M. Papanikolas J. Phys. Chem. A 2014 118 10301 10308
86. X. Ding Y. Gao L. Zhang Z. Yu J. Liu L. Sun ACS Catal. 2014 4 2347 2350
87. G. F. Moore J. D. Blakemore R. L. Milot J. F. Hull H.-e. Song L. Cai C. A. Schmuttenmaer R. H. Crabtree G. W. Brudvig Energy Environ. Sci. 2011 4 2389 2392
88. Y. Zhao J. R. Swierk J. D. Megiatto B. Sherman W. J. Youngblood D. Qin D. M. Lentz A. L. Moore T. A. Moore D. Gust T. E. Mallouk Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012 109 15612 15616
89. Y. Gao X. Ding J. Liu L. Wang Z. Lu L. Li L. Sun J. Am. Chem. Soc. 2013 135 4219 4222
90. Y. Gao L. Zhang X. Ding L. Sun Phys. Chem. Chem. Phys. 2014 16 12008 12013
91. L. Zhang Y. Gao X. Ding Z. Yu L. Sun ChemSusChem 2014 7 2801 2804
92. J. L. Dempsey B. S. Brunschwig J. R. Winkler H. B. Gray Acc. Chem. Res. 2009 42 1995 2004
93. W. T. Eckenhoff R. Eisenberg Dalton Trans. 2012 41 13004 13021
94. S. Fukuzumi Y. Yamada T. Suenobu K. Ohkubo H. Kotani Energy Environ. Sci. 2011 4 2754 2766
95. M. Wang L. Chen L. Sun Energy Environ. Sci. 2012 5 6763 6778
96. L. Li L. Duan F. Wen C. Li M. Wang A. Hagfeldt L. Sun Chem. Commun. 2012 48 988 990
97. L. Tong A. Iwase A. Nattestad U. Bach M. Weidelener G. Gotz A. Mishra P. Bauerle R. Amal G. G. Wallace A. J. Mozer Energy Environ. Sci. 2012 5 9472 9475
98. Z. Ji M. He Z. Huang U. Ozkan Y. Wu J. Am. Chem. Soc. 2013 135 11696 11699
99. M. M. Lee J. Teuscher T. Miyasaka T. N. Murakami H. J. Snaith Science 2012 338 643 647
100. H.-S. Kim C.-R. Lee J.-H. Im K.-B. Lee T. Moehl A. Marchioro S.-J. Moon R. Humphry-Baker J.-H. Yum J. E. Moser M. Grätzel N.-G. Park Sci. Rep. 2012 2 591 597
101. N.-G. Park J. Phys. Chem. Lett. 2013 4 2423 2429
102. H. J. Snaith J. Phys. Chem. Lett. 2013 4 3623 3630
103. J. Burschka N. Pellet S.-J. Moon R. Humphry-Baker P. Gao M. K. Nazeeruddin M. Grätzel Nature 2013 499 316 319
104. M. Liu M. B. Johnston H. J. Snaith Nature 2013 501 395 398
105. D. Liu T. L. Kelly Nat. Photonics 2014 8 133 138
106. N. J. Jeon H. G. Lee Y. C. Kim J. Seo J. H. Noh J. Lee S. I. Seok J. Am. Chem. Soc. 2014 136 7837 7840
107. H. Zhou Q. Chen G. Li S. Luo T.-b. Song H.-S. Duan Z. Hong J. You Y. Liu Y. Yang Science 2014 345 542 546
108. S. D. Stranks G. E. Eperon G. Grancini C. Menelaou M. J. P. Alcocer T. Leijtens L. M. Herz A. Petrozza H. J. Snaith Science 2013 342 341 344
109. G. Xing N. Mathews S. Sun S. S. Lim Y. M. Lam M. Grätzel S. Mhaisalkar T. C. Sum Science 2013 342 344 347
110. A. J. Nozik M. C. Beard J. M. Luther M. Law R. J. Ellingson J. C. Johnson Chem. Rev. 2010 110 6873 6890
111. Y. Zhou M. Eck M. Kruger Energy Environ. Sci. 2010 3 1851 1864
112. K. Fan F. Li L. Wang Q. Daniel E. Gabrielsson L. Sun Phys. Chem. Chem. Phys. 2014 16 25234 25240