编辑推荐：
为提升基于金属氧化物的光阳极（photoanode）性能，研究人员开展了关于在 n 型半导体中形成氧空位（Vo¨）的研究。他们采用 “低温铝热反应”（LTTR）技术，使 ZnFe?O?（ZFO）相关性能大幅提升，该技术有望取代传统方法。
金属氧化物半导体作为光吸收剂，在太阳能利用的多种方式中具有巨大潜力。到目前为止，修饰和分析金属氧化物半导体所需的方法和化学过程，在很大程度上依赖于其他技术（如第三代太阳能电池）已有的成果。然而，研究认为若想突破现有修饰策略，就需要通过不同的化学方法来处理这些材料。铝热反应是氧化剂和还原剂之间的固态反应。经典例子是 Fe?O?和 Al 之间的反应，该反应在高温（约 1500°C）下自发进行且反应剧烈，速度极快（<ms），在环境大气中即可发生。这一古老的反应启发研究探索金属氧化物的部分还原过程，这为新型部分还原技术开辟了新的化学途径和可行性。研究以在金属氧化物半导体光阳极中制造氧空位来展示这种可控的铝热反应，作为一个概念验证，该方法普遍适用于任何 n 型金属氧化物半导体。
亮点：
- 温和温度下的多功能固态反应，可在金属氧化物中形成氧空位。
- 适用于多种金属氧化物和固体还原剂，能增加电荷密度。
- 比传统的气相或液相还原方法更有效。
- ZnFe?O?-(CsFA) Pb (IBr)?钙钛矿串联电池实现了无偏压水分解。
总结：在 n 型半导体中形成氧空位（Vo¨）是提升基于金属氧化物的光阳极性能的关键策略。传统上，Vo¨是通过气相或液相处理产生的，而此次研究报告了一种称为 “低温铝热反应”（LTTR）的固态还原技术，它对多种金属氧化物和固体还原剂都有效。以 ZnFe?O?（ZFO）为例，相对于原始的 ZFO，使用 Fe 作为还原剂的 LTTR 使 ZFO 的电荷载流子密度提高了约 100 倍，体相电荷分离效率提高了 2 - 4 倍。此处实现的牺牲试剂和水氧化的光电流密度（在 1.23 VRHE 下分别为 1.8 和 1.6 mA/cm2），是 ZFO 光阳极报道的最高值。此外，ZFO - 卤化铅钙钛矿太阳能电池串联水分解电池展示了 1.85% 的无偏压太阳能 - 氢能转换效率。LTTR 适用于环境大气下大面积（25 cm2）的光阳极。因此，LTTR 可能成为一种比传统方法更有效、更通用的技术。
