High-performance a -Si/c-Si heterojunction photoelectrodes for photoelectrochemical oxygen and hydrogen evolution

Nano Letters

Volumn 15, Issue 5, 2015, Pages 2817-2824

  Wang, Hsin Ping ^a,b,f   Sun, Ke ^b   Noh, Sun Young ^d   Kargar, Alireza ^b   Tsai, Meng Lin ^a   Huang, Ming Yi ^c   Wang, Deli ^b,d,e   He, Jr Hau ^a,b  

^a KING ABDULLAH UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY   (Saudi Arabia)

^b UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

^c AU OPTRONICS CORPORATION   (Taiwan)

^d UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

^e UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

^f NATIONAL TAIWAN UNIVERSITY   (Taiwan)

Author keywords

hydrogen evolution; oxygen evolution; Si heterojunction photoelectrodes; solar to hydrogen conversion efficiency; solar to oxygen conversion efficiency

Indexed keywords

AMORPHOUS SILICON; CATALYSTS; CONVERSION EFFICIENCY; EFFICIENCY; FIELD EMISSION CATHODES; HETEROJUNCTIONS; HYDROGEN; OXYGEN; PHOTOCATHODES; SILICON; SOL-GELS;

HYDROGEN EVOLUTION; OXYGEN CONVERSIONS; OXYGEN EVOLUTION; PHOTO-ELECTRODES; SOLAR-TO-HYDROGEN CONVERSIONS;

SOLAR POWER GENERATION;

EID: 84929193309     PISSN: 15306984     EISSN: 15306992     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/nl5041463     Document Type: Article

References (45)

1. Walter, M. G.; Warren, E. L.; McKone, J. R.; Boettcher, S. W.; Mi, Q.; Santori, E. A.; Lewis, N. S. Chem. Rev. 2010, 110, 6446-6473
2. Hu, S.; Xiang, C.; Haussener, S.; Berger, A. D.; Lewis, N. S. Energy Environ. Sci. 2013, 6, 2984-2993
3. McKone, J. R.; Lewis, N. S.; Gray, H. B. Chem. Mater. 2014, 26, 407-414
4. Sun, K.; Shen, S.; Liang, Y.; Burrows, P. E.; Mao, S. S.; Wang, D. Chem. Rev. 2014, 114, 8662-8719
5. Chen, Y. W.; Prange, J. D.; Dühnen, S.; Park, Y.; Gunji, M.; Chidsey, C. E. D.; McIntyre, P. C. Nat. Mater. 2011, 10, 539-544
6. Seger, B.; Pedersen, T.; Laursen, A. B.; Vesborg, P. C. K.; Hansen, O.; Chorkendorff, I. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 1057-1064
7. Kenney, M. J.; Gong, M.; Li, Y.; Wu, J. Z.; Feng, J.; Lanza, M.; Dai, H. Science 2013, 342, 836-840
8. Seger, B.; Tilley, D. S.; Pedersen, T.; Vesborg, P. C. K.; Hansen, O.; Gratzel, M.; Chorkendorff, I. RSC Adv. 2013, 3, 25902-25907
9. Choi, M. J.; Jung, J.-Y.; Park, M.-J.; Song, J.-W.; Lee, J.-H.; Bang, J. H. J. Mater. Chem. A 2014, 2, 2928-2933
10. Hu, S.; Shaner, M. R.; Beardslee1, J. A.; Lichterman, M.; Brunschwig, B. S.; Lewis, N. S. Science 2014, 344, 1005-1009
11. Lin, Y.; Battaglia, C.; Boccard, M.; Hettick, M.; Yu, Z.; Ballif, C.; Ager, J. W.; Javey, A. Nano Lett. 2013, 13, 5615-5618
12. Boettcher, S. W.; Warren, E. L.; Putnam, M. C.; Santori, E. A.; Turner-Evans, D.; Kelzenberg, M. D.; Walter, M. G.; McKone, J. R.; Brunschwig, B. S.; Atwater, H. A.; Lewis, N. S. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 1216-1219
13. Cox, C. R.; Winkler, M. T.; Pijpers, J. J. H.; Buonassisi, T.; Nocera, D. G. Energy Environ. Sci. 2013, 6, 532-538
14. Pijpers, J. J. H.; Winkler, M. T.; Surendranath, Y.; Buonassisi, T.; Nocera, D. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2011, 108, 10056-10061
15. Yang, J.; Walczak, K.; Anzenberg, E.; Toma, F. M.; Yuan, G.; Beeman, J.; Schwartzberg, A.; Lin, Y.; Hettick, M.; Javey, A.; Ager, J. W.; Yano, J.; Frei, H.; Sharp, I. D. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 6191-6194
16. Nozik, A. J. Appl. Phys. Lett. 1976, 29, 150-153
17. Terlinden, N. M.; Dingemans, G.; van de Sanden, M. C. M.; Kessels, W. M. M. Appl. Phys. Lett. 2010, 96, 112101-112101-3
18. Sawada, T.; Terada, N.; Tsuge, S.; Baba, T.; Takahama, T.; Wakisaka, K.; Tsuda, S.; Nakano, S. In Proceedings of 24th IEEE Photovoltaics Specialists Conference, Waikoloa, Hawaii, 5-9 December, 1994; Vol. 2, pp 1219-1226.
19. Olibet, S. Phys. Status Solidi A 2010, 207, 651-656
20. Yablonovitch, E.; Gmitter, T.; Swanson, R. M.; Kwark, Y. H. Appl. Phys. Lett. 1985, 47, 1211-1213
21. Wang, H. P.; Lin, T. Y.; Tsai, M. L.; Tu, W. C.; Huang, M. Y.; Liu, C. W.; Chueh, Y. L.; He, J. H. ACS Nano 2014, 8, 2959-2969
22. Panasonic Corp. Panasonic HIT Solar CellAchieves World's Highest Energy Conversion Efficiency of 25.6%at Research Level, (2014. http://panasonic.co.jp/corp/news/official.data/data.dir/2014/04/en140410-4/en140410-4.html.
23. Hwang, Y. J.; Boukai, A.; Yang, P. Nano Lett. 2008) 9, 410-415
24. Oh, I.; Kye, J.; Hwang, S. Nano Lett. 2011, 12, 298-302
25. Wang, H. P.; Lin, T. Y.; Hsu, C. W.; Tsai, M. L.; Huang, C. H.; Wei, W. R.; Huang, M. Y.; Chien, Y. J.; Yang, P. C.; Liu, C. W.; Chou, L. J.; He, J. H. ACS Nano 2013, 7, 9325-9335
26. Smith, R. D. L.; Prévot, M. S.; Fagan, R. D.; Zhang, Z.; Sedach, P. A.; Siu, M. K. J.; Trudel, S.; Berlinguette, C. P. Science 2013, 340, 60-63
27. Sun, K.; Park, N.; Sun, Z.; Zhou, J.; Wang, J.; Pang, X.; Shen, S.; Noh, S. Y.; Jing, Y.; Jin, S.; Yu, P. K. L.; Wang, D. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 7872-7877
28. Sun, K.; Pang, X.; Shen, S.; Qian, X.; Cheung, J. S.; Wang, D. Nano Lett. 2013, 13, 2064-2072
29. Sun, K.; Shen, S.; Cheung, J. S.; Pang, X.; Park, N.; Zhou, J.; Hu, Y.; Sun, Z.; Noh, S. Y.; Riley, C. T.; Yu, P. K. L.; Jin, S.; Wang, D. Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 4612-4625
30. McCrory, C. C. L.; Jung, S.; Peters, J. C.; Jaramillo, T. F. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 16977-16987
31. Chen, Z.; Jaramillo, T. F.; Deutsch, T. G.; Kleiman-Shwarsctein, A.; Forman, A. J.; Gaillard, N.; Garland, R.; Takanabe, K.; Heske, C.; Sunkara, M.; McFarland, E. W.; Domen, K.; Miller, E. L.; Turner, J. A.; Dinh, H. N. J. Mater. Res. 2010, 25, 3-16
32. Corrigan, D. A. J. Electrochem. Soc. 1987, 134, 377-384
33. Greiner, M. T.; Chai, L.; Helander, M. G.; Tang, W.-M.; Lu, Z.-H. Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 4557-4568
34. Nakagawa, T.; Bjorge, N. S.; Murray, R. W. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 15578-15579
35. Yagi, M.; Tomita, E.; Sakita, S.; Kuwabara, T.; Nagai, K. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 21489-21491
36. Ouattara, L.; Diaco, T.; Duo, I.; Panizza, M.; Foti, G.; Comninellis, C. J. Electrochem. Soc. 2003, 150, D41-D45
37. Wei, W. R.; Tsai, M. L.; Ho, S. T.; Tai, S. H.; Ho, C. R.; Tsai, S. H.; Liu, C. W.; Chung, R. J.; He, J. H. Nano Lett. 2013, 13, 3658-3663
38. Peng, K.-Q.; Wang, X.; Wu, X.-L.; Lee, S.-T. Nano Lett. 2009, 9, 3704-3709
39. Somik, M.; Balavinayagam, R.; Lauren, G.; Steven, H.; Gary, A. B.; Phil, F.; Shramik, S.; Shubhra, G. Nanotechnology 2012, 23, 485405
40. Lombardi, I.; Marchionna, S.; Zangari, G.; Pizzini, S. Langmuir 2007, 23, 12413-12420
41. Warren, E. L.; Boettcher, S. W.; Walter, M. G.; Atwater, H. A.; Lewis, N. S. J. Phys. Chem. C 2010, 115, 594-598
42. Folcher, G.; Cachet, H.; Froment, M.; Bruneaux, J. Thin Solid Films 1997, 301, 242-248
43. Esposito, D. V.; Levin, I.; Moffat, T. P.; Talin, A. A. Nat. Mater. 2013, 12, 562-568
44. Weber, M. F.; Dignam, M. J. J. Electrochem. Soc. 1984, 131, 1258-1265
45. Wang, H. P.; Lien, D. H.; Tsai, M. L.; Lin, C. A.; Chang, H. C.; Lai, K. Y.; He, J. H. J. Mater. Chem. C 2014, 2, 3144-3171