Cu2O Nanowire Photocathodes for Efficient and Durable Solar Water Splitting

Nano Letters

Volumn 16, Issue 3, 2016, Pages 1848-1857

  Luo, Jingshan ^a   Steier, Ludmilla ^a   Son, Min Kyu ^a   Schreier, Marcel ^a   Mayer, Matthew T ^a   Grätzel, Michael ^a  

^a EPFL   (Switzerland)

Author keywords

Cu2O; nanowire; photocathode; solar water splitting

Indexed keywords

COPPER OXIDES; ENERGY CONVERSION; FIELD EMISSION CATHODES; HYDROGEN PRODUCTION; LIGHT ABSORPTION; METALS; NANOCOMPOSITES; PHOTOCATHODES; SEMICONDUCTOR JUNCTIONS; SOLAR ENERGY; SOLAR POWER GENERATION; SUBSTRATES; TIN OXIDES;

CARRIER DIFFUSION LENGTH; CU2O; FLUORINE DOPED TIN OXIDE; HIGH EFFICIENCY DEVICES; MATERIAL ENGINEERING; METAL OXIDE MATERIALS; PERFORMANCE IMPROVEMENTS; SOLAR WATER SPLITTING;

NANOWIRES;

EID: 84960486352     PISSN: 15306984     EISSN: 15306992     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b04929     Document Type: Article

References (48)

1. Bard, A. J.; Fox, M. A. Acc. Chem. Res. 1995, 28, 141-145 10.1021/ar00051a007
2. Kim, D.; Sakimoto, K. K.; Hong, D.; Yang, P. Angew. Chem., Int. Ed. 2015, 54, 3259-3266 10.1002/anie.201409116
3. Luo, J.; Im, J.-H.; Mayer, M. T.; Schreier, M.; Nazeeruddin, M. K.; Park, N.-G.; Tilley, S. D.; Fan, H. J.; Grätzel, M. Science 2014, 345, 1593-1596 10.1126/science.1258307
4. Schreier, M.; Curvat, L.; Giordano, F.; Steier, L.; Abate, A.; Zakeeruddin, S. M.; Luo, J.; Mayer, M. T.; Gratzel, M. Nat. Commun. 2015, 6.
5. Paracchino, A.; Laporte, V.; Sivula, K.; Grätzel, M.; Thimsen, E. Nat. Mater. 2011, 10, 456-461 10.1038/nmat3017
6. Minami, T.; Miyata, T.; Nishi, Y. Sol. Energy 2014, 105, 206-217 10.1016/j.solener.2014.03.036
7. Meyer, B. K.; Polity, A.; Reppin, D.; Becker, M.; Hering, P.; Klar, P. J.; Sander, T.; Reindl, C.; Benz, J.; Eickhoff, M.; Heiliger, C.; Heinemann, M.; Bläsing, J.; Krost, A.; Shokovets, S.; Müller, C.; Ronning, C. Phys. Status Solidi B 2012, 249, 1487-1509 10.1002/pssb.201248128
8. Tilley, S. D.; Schreier, M.; Azevedo, J.; Stefik, M.; Graetzel, M. Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 303-311 10.1002/adfm.201301106
9. Paracchino, A.; Brauer, J. C.; Moser, J.-E.; Thimsen, E.; Graetzel, M. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 7341-7350 10.1021/jp301176y
10. Musselman, K. P.; Marin, A.; Schmidt-Mende, L.; MacManus-Driscoll, J. L. Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 2202-2208 10.1002/adfm.201102263
11. de Jongh, P. E.; Vanmaekelbergh, D.; Kelly, J. J. J. Electrochem. Soc. 2000, 147, 486-489 10.1149/1.1393221
12. McShane, C. M.; Siripala, W. P.; Choi, K.-S. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 2666-2670 10.1021/jz100991e
13. Minami, T.; Nishi, Y.; Miyata, T. Appl. Phys. Express 2013, 6, 044101 10.7567/APEX.6.044101
14. Choi, K.-S. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 2244-2250 10.1021/jz100629n
15. 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 10.1021/cr1002326
16. Dai, P.; Xie, J.; Mayer, M. T.; Yang, X.; Zhan, J.; Wang, D. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 11119-11123 10.1002/anie.201303813
17. Dasgupta, N. P.; Liu, C.; Andrews, S.; Prinz, F. B.; Yang, P. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 12932-12935 10.1021/ja405680p
18. Garnett, E. C.; Brongersma, M. L.; Cui, Y.; McGehee, M. D. Annu. Rev. Mater. Res. 2011, 41, 269-295 10.1146/annurev-matsci-062910-100434
19. Tsakalakos, L.; Balch, J.; Fronheiser, J.; Korevaar, B. A.; Sulima, O.; Rand, J. Appl. Phys. Lett. 2007, 91, 233117 10.1063/1.2821113
20. Tian, B.; Zheng, X.; Kempa, T. J.; Fang, Y.; Yu, N.; Yu, G.; Huang, J.; Lieber, C. M. Nature 2007, 449, 885-889 10.1038/nature06181
21. Luo, J.; Tilley, S. D.; Steier, L.; Schreier, M.; Mayer, M. T.; Fan, H. J.; Grätzel, M. Nano Lett. 2015, 15, 1395-1402 10.1021/nl504746b
22. Zhang, Z.; Dua, R.; Zhang, L.; Zhu, H.; Zhang, H.; Wang, P. ACS Nano 2013, 7, 1709-1717 10.1021/nn3057092
23. Lin, C.-Y.; Lai, Y.-H.; Mersch, D.; Reisner, E. Chem. Sci. 2012, 3, 3482-3487 10.1039/c2sc20874a
24. Kargar, A.; Seena Partokia, S.; Tong Niu, M.; Allameh, P.; Yang, M.; May, S.; Cheung, J. S.; Sun, K.; Xu, K.; Wang, D. Nanotechnology 2014, 25, 205401 10.1088/0957-4484/25/20/205401
25. Li, C.; Hisatomi, T.; Watanabe, O.; Nakabayashi, M.; Shibata, N.; Domen, K.; Delaunay, J.-J. Energy Environ. Sci. 2015, 8, 1493-1500 10.1039/C5EE00250H
26. Martinez-Garcia, A.; Vendra, V. K.; Sunkara, S.; Haldankar, P.; Jasinski, J.; Sunkara, M. K. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 15235-15241 10.1039/c3ta13912c
27. Li, C.; Li, Y.; Delaunay, J.-J. ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 480-486 10.1021/am404527q
28. Pourbaix, M. Atlas of Electrochemical Equilibria in Aqueous Solutions; National Association of Corrosion Engineers: Houston, TX, 1974; Vol. 2.
29. Wu, F.; Myung, Y.; Banerjee, P. CrystEngComm 2014, 16, 3264-3267 10.1039/c4ce00275j
30. Debbichi, L.; Marco de Lucas, M. C.; Pierson, J. F.; Krüger, P. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 10232-10237 10.1021/jp303096m
31. Schmidt-Whitley, R. D.; Martinez-Clemente, M.; Revcolevschi, A. J. Cryst. Growth 1974, 23, 113-120 10.1016/0022-0248(74)90110-9
32. Moore, W. J.; Selikson, B. J. Chem. Phys. 1951, 19, 1539-1543 10.1063/1.1748118
33. Ito, T.; Masumi, T. J. Phys. Soc. Jpn. 1997, 66, 2185-2193 10.1143/JPSJ.66.2185
34. Li, J.; Mei, Z.; Ye, D.; Liang, H.; Liu, L.; Liu, Y.; Galeckas, A.; Kuznetsov, A. Y.; Du, X. Opt. Mater. Express 2013, 3, 2072-2077 10.1364/OME.3.002072
35. O'Keeffe, M. J. Chem. Phys. 1963, 39, 1789-1793 10.1063/1.1734530
36. Noguet, C.; Schwab, C.; Sennett, C.; Sieskind, M.; Viel, C. J. Phys. (Paris) 1965, 26, 317-320 10.1051/jphys:01965002606031700
37. Luo, J.; Karuturi, S. K.; Liu, L.; Su, L. T.; Tok, A. I. Y.; Fan, H. J. Sci. Rep. 2012, 2, 451 10.1038/srep00451
38. Lee, Y. S.; Heo, J.; Siah, S. C.; Mailoa, J. P.; Brandt, R. E.; Kim, S. B.; Gordon, R. G.; Buonassisi, T. Energy Environ. Sci. 2013, 6, 2112-2118 10.1039/c3ee24461j
39. 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 10.1021/ja108801m
40. Malerba, C.; Biccari, F.; Leonor, C.; Ricardo, C.; D'Incau, M.; Scardi, P.; Mittiga, A. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2011, 95, 2848-2854 10.1016/j.solmat.2011.05.047
41. Lin, Y.; Yuan, G.; Liu, R.; Zhou, S.; Sheehan, S. W.; Wang, D. Chem. Phys. Lett. 2011, 507, 209-215 10.1016/j.cplett.2011.03.074
42. Jin, J.; Walczak, K.; Singh, M. R.; Karp, C.; Lewis, N. S.; Xiang, C. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 3371-3380 10.1039/C4EE01824A
43. Morales-Guio, C. G.; Liardet, L.; Mayer, M. T.; Tilley, S. D.; Grätzel, M.; Hu, X. Angew. Chem., Int. Ed. 2015, 54, 664-667
44. McCrory, C. C. L.; Jung, S.; Ferrer, I. M.; Chatman, S. M.; Peters, J. C.; Jaramillo, T. F. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 4347-4357 10.1021/ja510442p
45. Lee, Y. S.; Chua, D.; Brandt, R. E.; Siah, S. C.; Li, J. V.; Mailoa, J. P.; Lee, S. W.; Gordon, R. G.; Buonassisi, T. Adv. Mater. 2014, 26, 4704-4710 10.1002/adma.201401054
46. Trotochaud, L.; Mills, T. J.; Boettcher, S. W. J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 931-935 10.1021/jz4002604
47. Luo, J.; Li, Z.; Nishiwaki, S.; Schreier, M.; Mayer, M. T.; Cendula, P.; Lee, Y. H.; Fu, K.; Cao, A.; Nazeeruddin, M. K.; Romanyuk, Y. E.; Buecheler, S.; Tilley, S. D.; Wong, L. H.; Tiwari, A. N.; Grätzel, M. Adv. Energy Mater. 2015, 5, 10.1002/aenm.201501520.
48. Dias, P.; Schreier, M.; Tilley, S. D.; Luo, J.; Azevedo, J.; Andrade, L.; Bi, D.; Hagfeldt, A.; Mendes, A.; Grätzel, M.; Mayer, M. T. Adv. Energy Mater. 2015, 5, 10.1002/aenm.201501537.