Deconvoluting the influences of 3D structure on the performance of photoelectrodes for solar-driven water splitting

Sustainable Energy and Fuels

Volumn 1, Issue 1, 2017, Pages 154-173

  Esposito, Daniel V ^a,b   Lee, Youngmin ^a,c   Yoon, Heayoung ^a,c   Haney, Paul M ^a   Labrador, Natalie Y ^b   Moffat, Thomas P ^a   Talin, A Alec ^d   Szalai, Veronika A ^a  

^a NATIONAL INSTITUTE OF STANDARDS AND TECHNOLOGY   (United States)

^b Och Spine at New York Presbyterian Hospitals   (United States)

^c University of Maryland   (United States)

^d SANDIA NATIONAL LABORATORIES   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

METAL INSULATOR BOUNDARIES; MIS DEVICES; SEMICONDUCTOR JUNCTIONS;

3D-STRUCTURED PHOTOELECTRODES; CARRIER COLLECTION EFFICIENCIES; CURRENT POTENTIAL; LIQUID JUNCTIONS; METAL-INSULATOR-SEMICONDUCTORS; PHOTO-ELECTRODES; POTENTIAL BENEFITS; SURFACE RECOMBINATIONS;

REACTIVE ION ETCHING;

CATALYSIS; CATALYST; DECONVOLUTION; ELECTRODE; ENERGY EFFICIENCY; PERFORMANCE ASSESSMENT; SURFACE AREA; THREE-DIMENSIONAL MODELING;

EID: 85032805002     PISSN: None     EISSN: 23984902     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c6se00073h     Document Type: Article

References (89)

1. M. Gratzel Nature 2001 414 338 344
2. M. G. Walter E. L. Warren J. R. McKone S. W. Boettcher Q. X. Mi E. A. Santori N. S. Lewis Chem. Rev. 2010 110 6446 6473
3. Y. Tachibana L. Vayssieres J. R. Durrant Nat. Photonics 2012 6 511 518
4. H. Ye J. Lee J. S. Jang A. J. Bard J. Phys. Chem. C 2010 114 13322 13328
5. J. W. Lee H. C. Ye S. L. Pan A. J. Bard Anal. Chem. 2008 80 7445 7450
6. J. M. Gregoire C. Xiang S. Mitrovic X. Liu M. Marcin E. W. Conrnell J. Fan J. Jin J. Electrochem. Soc. 2013 160 F337 F342
7. N. Lewis Electrochem. Soc. Interface 2013 43 49
8. K. Sliozberg D. Schaefer T. Erichsen R. Meyer C. Khare A. Ludwig W. Schuhmann ChemSusChem 2015 8 1270 1278
9. E. L. Warren S. W. Boettcher M. G. Walter H. A. Atwater N. S. Lewis J. Phys. Chem. C 2011 115 594 598
10. S. W. Boettcher J. M. Spurgeon M. C. Putnam E. L. Warren D. B. Turner-Evans M. D. Kelzenberg J. R. Maiolo H. A. Atwater N. S. Lewis Science 2010 327 185 187
11. J. M. Spurgeon H. A. Atwater N. S. Lewis J. Phys. Chem. C 2008 112 6186 6193
12. M. H. Lee K. Takei J. J. Zhang R. Kapadia M. Zheng Y. Z. Chen J. Nah T. S. Matthews Y. L. Chueh J. W. Ager A. Javey Angew. Chem., Int. Ed. 2012 51 10760 10764
13. J. H. Oh T. G. Deutsch H. C. Yuan H. M. Branz Energy Environ. Sci. 2011 4 1690 1694
14. C. Liu N. P. Dasgupta P. Yang Chem. Mater. 2014 26 415 422
15. C. Cheng H. Zhang W. Ren W. Dong Y. Sun Nano Energy 2013 2 779 786
16. S. Y. Noh K. Sun C. Choi M. Niu M. Yang K. Xu S. Jin D. Wang Nano Energy 2013 2 351 360
17. C.-Y. Lee L. Wang Y. Kado R. Kirchgeorg P. Schmuki Electrochem. Commun. 2013 34 308 311
18. X. B. Chen S. H. Shen L. J. Guo S. S. Mao Chem. Rev. 2010 110 6503 6570
19. K. Sivula F. Le Formal M. Graetzel ChemSusChem 2011 4 432 449
20. B. Liu C.-H. Wu J. Miao P. Yang ACS Nano 2014 8 11739 11744
21. Y. W. Chen J. D. Prange S. Duhnen Y. Park M. Gunji C. E. D. Chidsey P. C. McIntyre Nat. Mater. 2011 10 539 544
22. J. Liu B. W. Liu S. Liu Z. N. Shen C. B. Li Y. Xia Surf. Coat. Technol. 2013 229 165 167
23. M. J. Kenney M. Gong Y. Li J. Z. Wu J. Feng M. Lanza H. Dai Science 2013 342 836 839
24. J. C. Hill A. T. Landers J. A. Switzer Nat. Mater. 2015 14 1150 1155
25. A. J. Nozik R. Memming J. Phys. Chem. 1996 100 13061 13078
26. T. Zhu M. N. Chong Nano Energy 2015 12 347 373
27. D. V. Esposito I. Levin T. P. Moffat A. A. Talin Nat. Mater. 2013 12 562 568
28. A. G. Munoz H. J. Lewerenz ChemPhysChem 2010 11 1603 1615
29. H. J. Lewerenz K. Skorupska A. G. Munoz T. Stempel N. Nusse M. Lublow T. Vo-Dinh P. Kulesza Electrochim. Acta 2011 56 10726 10736
30. A. G. Scheuermann K. W. Kemp K. Tang D. Q. Lu P. F. Satterthwaite T. Ito C. E. D. Chidsey P. C. McIntyre Energy Environ. Sci. 2016 9 504 516
31. A. G. Scheuermann J. P. Lawrence K. W. Kemp T. Ito A. Walsh C. E. D. Chidsey P. K. Hurley P. C. McIntyre Nat. Mater. 2016 15 99 105
32. N. Y. Labrador X. Li Y. Liu J. T. Koberstein R. Wang H. Tan T. P. Moffat D. V. Esposito Nano Lett. 2016 16 6452 6459
33. R. Singh M. A. Green K. Rajkanan Sol. Cells 1981 3 95 148
34. R. B. Godfrey M. A. Green Appl. Phys. Lett. 1978 33 637 639
35. J. Ustarroz T. Altantzis J. A. Hammons A. Hubin S. Bals H. Terryn Chem. Mater. 2014 26 2396 2406
36. M. X. Tan P. E. Laibinis S. T. Nguyen J. M. Kesselman C. E. Stanton N. S. Lewis Prog. Inorg. Chem. 1994 41 21 144
37. X. X. Liu J. R. Sites J. Appl. Phys. 1994 75 577 581
38. R. H. Coridan A. C. Nielander S. A. Francis M. T. McDowell V. Dix S. M. Chatman N. Lewis Energy Environ. Sci. 2015 8 2886 2901
39. M. D. Kelzenberg S. W. Boettcher J. A. Petykiewicz D. B. Turner-Evans M. C. Putnam E. L. Warren J. M. Spurgeon R. M. Briggs N. S. Lewis H. A. Atwater Nat. Mater. 2010 9 368 368
40. L. Y. Cao J. S. White J. S. Park J. A. Schuller B. M. Clemens M. L. Brongersma Nat. Mater. 2009 8 643 647
41. S. J. Kim I. Thomann J. Park J.-H. Kang A. P. Vasudev M. L. Brongersma Nano Lett. 2014 14 1446 1452
42. S. Hu C.-Y. Chi K. T. Fountaine M. Yao H. A. Atwater P. D. Dapkus N. S. Lewis C. Zhou Energy Environ. Sci. 2013 6 1879 1890
43. J. Oh H. C. Yuan H. M. Branz Nat. Nanotechnol. 2012 7 743 748
44. J. M. Bennett, in Handbook of Optics, ed., M. Bass, and, V. N. Mahajan, McGraw Hill, 3rd edn, 2010, vol. 1, ch. 12, p. 31
45. Index of refraction of inorganic liquids, in CRC Handbook of Chemistry and Physics, ed., W. M. Haynes, D. R. Lide, and, T. J. Bruno, CRC Press, Taylor and Francis Group, LLC, 97th edn, 2016, ch. section 4, p. 132
46. Physical and optical properties of minerals, in CRC Handbook of Chemistry and Physics, ed., W. M. Haynes, D. R. Lide, and, T. J. Bruno, CRC Press, Taylor and Francis Group, LLC, 97th edn, 2016, ch. section 4, pp. 133-138
47. H. Doscher J. F. Geisz T. G. Deutsch J. A. Turner Energy Environ. Sci. 2014 7 2951 2956
48. A. Boukai P. Haney A. Katzenmeyer G. M. Gallatin A. A. Talin P. Yang Chem. Phys. Lett. 2011 501 153 158
49. S. Lany J. Phys.: Condens. Matter 2015 27 283203
50. M. A. Green M. J. Keevers Prog. Photovoltaics 1995 3 189 192
51. J. R. McKone A. P. Pieterick H. B. Gray N. S. Lewis J. Am. Chem. Soc. 2013 135 223 231
52. B. M. Kayes H. A. Atwater N. S. Lewis J. Appl. Phys. 2005 97 114302
53. S. J. Fonash J. Appl. Phys. 1980 51 2115 2118
54. A. E. Grün Zeitschrift für Naturforschung A 1957 12 89
55. A. G. Aberle Prog. Photovoltaics 2000 8 473 487
56. R. Memming, Semiconductor Electrochemistry, Wiley, 2001
57. A. G. Scheuermann J. D. Prange M. Gunji C. E. D. Chidsey P. C. McIntyre Energy Environ. Sci. 2013 6 2487 2496
58. B. Seger S. D. Tilley T. Pedersen P. C. K. Vesborg O. Hansen M. Graetzel I. Chorkendorff J. Mater. Chem. A 2013 1 15089 15094
59. W. A. Smith I. D. Sharp N. Strandwitz J. Bisquert Energy Environ. Sci. 2015 8 2851 2862
60. A. J. Bard and L. R. Faulkner, in Electrochemical Methods, John Wiley & Sons, Inc., 2nd edn, 2001, ch. 3, pp. 87-136
61. C. C. L. McCrory S. Jung J. C. Peters T. F. Jaramillo J. Am. Chem. Soc. 2013 135 16977 16987
62. C. C. L. McCrory S. Jung I. M. Ferrer S. M. Chatman J. C. Peters T. F. Jaramillo J. Am. Chem. Soc. 2015 137 4347 4357
63. W. C. Sheng H. A. Gasteiger Y. Shao-Horn J. Electrochem. Soc. 2010 157 B1529 B1536
64. Y. Chen K. Sun H. Audesirk C. Xiang N. S. Lewis Energy Environ. Sci. 2015 8 1736 1747
65. E. Kemppainen A. Bodin B. Sebok T. Pedersen B. Seger B. Mei D. Bae P. C. K. Vesborg J. Halme O. Hansen P. D. Lund I. Chorkendorff Energy Environ. Sci. 2015 8 2991 2999
66. C. W. Roske E. J. Popczun B. Seger C. G. Read T. Pedersen O. Hansen P. C. K. Vesborg B. S. Brunschwig R. E. Schaak I. Chorkendorff H. B. Gray N. S. Lewis J. Phys. Chem. Lett. 2015 6 1679 1683
67. S. Hu M. R. Shaner J. A. Beardslee M. Lichterman B. S. Brunschwig N. S. Lewis Science 2014 344 1005 1009
68. L. Ji M. D. McDaniel S. Wang A. B. Posadas X. Li H. Huang J. C. Lee A. A. Demkov A. J. Bard J. G. Ekerdt E. T. Yu Nat. Nanotechnol. 2015 10 84 90
69. A. Berger J. Newman J. Electrochem. Soc. 2014 161 E3328 E3340
70. S. Hernandez G. Barbero G. Saracco A. L. Alexe-Ionescu J. Phys. Chem. C 2015 119 9916 9925
71. C. Sillen E. Barendrecht L. J. J. Janssen S. J. D. Vanstralen Int. J. Hydrogen Energy 1982 7 577 587
72. D. Fernandez P. Maurer M. Martine J. M. D. Coey M. E. Moebius Langmuir 2014 30 13065 13074
73. H. Vogt Electrochim. Acta 1989 34 1429 1432
74. K. Zeng D. Zhang Prog. Energy Combust. Sci. 2010 36 307 326
75. A. Marmur Soft Matter 2006 2 12 17
76. R. N. Wenzel Ind. Eng. Chem. 1936 28 988 994
77. A. B. D. Cassie S. Baxter Trans. Faraday Soc. 1944 40 0546 0550
78. M. E. Schrader Langmuir 1995 11 3585 3589
79. C. Brussieux P. Viers H. Roustan M. Rakib Electrochim. Acta 2011 56 7194 7201
80. Q. Chen L. Luo H. Faraji S. W. Feldberg H. S. White J. Phys. Chem. Lett. 2014 5 3539 3544
81. L. King S. S. Sadhal Heat Mass Transfer 2014 50 373 382
82. S. Park Y. Shao R. Kou V. V. Viswanathan S. A. Towne P. C. Rieke J. Liu Y. Lin Y. Wang J. Electrochem. Soc. 2011 158 B297 B302
83. P. P. Mukherjee Q. Kang C.-Y. Wang Energy Environ. Sci. 2011 4 346 369
84. M. K. Debe Nature 2012 486 43 51
85. M. A. Green Prog. Photovoltaics 2009 17 183 189
86. M. A. Green, in Solar Cells, ed., J. Nick Holonyak, Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, N.J., 1982, pp. 85-102
87. D. V. Esposito O. Y. Goue K. D. Dobson B. E. McCandless J. G. G. Chen R. W. Birkmire Rev. Sci. Instrum. 2009 80 125107
88. H. J. Leamy J. Appl. Phys. 1982 53 R51 R80
89. T. E. Everhart P. H. Hoff J. Appl. Phys. 1971 42 5837 5846