综述：高性能BiVO4同质和异质结光阳极在太阳能驱动光电化学水分解中的应用

这篇综述系统阐述了BiVO4光阳极在光电化学（PEC）水分解中的研究进展，重点探讨了通过构建同质结（掺杂/晶面工程）和异质结（n-n/p-n/Z-型）提升电荷分离效率的策略，并分析了无偏压太阳能驱动系统的开发前景，为半导体光电极设计提供了重要参考。

　　

晶体结构与电子特性

BiVO₄存在三种晶相：单斜白钨矿（m-s）因2.4 eV窄带隙和Bi 6s²电子跃迁成为最优光活性相。其VO₄四面体与BiO₈多面体通过共享氧原子连接，但极化子跳跃机制导致载流子迁移率低（电子0.044 cm² V^?1 s^?1），体相和界面电荷复合严重限制性能。

同质结工程策略

掺杂工程：B位W⁶⁺/Mo⁶⁺掺杂可降低极化子激活能，Zn²⁺梯度掺杂形成n-n⁺结使电荷分离效率达80%。晶面工程：通过(011)/(110)晶面耦合构建的BiVO₄量子点同质结，DFT计算显示其水氧化能垒降低，光电流密度提升至6.4 mA cm^?2（1.23 V_RHE）。

异质结设计原理

能带匹配：Type II异质结（如BiVO₄/WO₃）通过阶梯能带促进电荷分离，而Z-型异质结通过选择性复合保留高能电子。功能层调控：原子层沉积（ALD）TiO₂保护层可钝化表面缺陷，NiFeO_x助催化剂将OER过电位降低300 mV。

无偏压系统集成

Mo:BiVO₄/Si/钙钛矿三结电池实现9.02%的STH效率，其关键是通过空穴传输层（HTL）和梯度掺杂协同抑制复合。未来需开发低成本规模化制备技术，以推动PEC水分解商业化应用。

（注：全文严格依据原文数据，未添加主观结论）