Identifizierung von reaktiven Zentren und Oberflächenfallen in Chalkopyrit‐Photokathoden

Das Sammeln von Informationen über die atomare Natur von reaktiven Zentren und Fallenzuständen ist der Schlüssel zur Feinabstimmung der Katalyse und zur Unterdrückung schädlicher Oberflächenpotentialverluste in photoelektrochemischen Technologien. Hier wurden spektroelektrochemische und rechnerische Methoden kombiniert, um eine Modellphotokathode aus der vielversprechenden Chalkopyrit‐Familie zu untersuchen: CuIn0.3Ga0.7S2. Es wurde festgestellt, dass Potentialverluste mit Fallen verbunden sind, die durch Oberflächen‐Ga‐ und In‐Leerstellen induziert werden, wohingegen Operando‐Raman‐Spektroskopie zeigte, dass Katalyse an Ga‐, In‐ und S‐Stellen stattfand. Diese Studie ermöglicht es, eine Brücke zwischen der Leistung des Chalkopyrits und seiner Oberflächenchemie zu schlagen, wobei die Vermeidung der Bildung von Ga‐ und In‐Leerstellen entscheidend ist, um eine hohe Aktivität zu erzielen. Spektroelektrochemische und Berechnungsmethoden werden kombiniert, um die vielversprechende Reaktivität von Halbleiter‐Chalkopyriten zur Wasserstoffproduktion durch photoelektrochemische (PEC‐)Wasserspaltung ans Licht zu bringen. Es wird eine direkte Korrelation zwischen dem PEC‐Verhalten und der chemischen Natur der katalytischen Grenzfläche festgestellt, die Richtlinien für die Entwicklung der Leistung von Chalkopyriten liefert.