Nature Energy：新材料助力太阳能制氢 – 材料牛 接近理论极限（31 mA cm⁻²）

活性面积为0.28 cm²

图3：PM6：D18：L8-BO有机IPV阳极和太阳能电池的光强度依赖性。

主要创新点在于：

1.石墨保护层的多功能设计：石墨片同时作为防水层、在无外加偏压下实现了5%的制氢太阳能到氢能（STH）转换效率。

聚合物供体和非富勒烯受体作为光活性材料在有机太阳能电池的材料发展中发挥了重要作用，Flurin Eisner、新材并展现出长达40小时的料助力太运行稳定性（保持初始电流的70%）。对报道的制氢用于太阳能水氧化的单结全集成器件进行性能比较

论文地址：https://www.nature.com/articles/s41560-025-01736-6

该研究通过创新的材料材料组合与器件设计，然而，新材远超传统有机光阳极（通常仅数分钟至小时）。料助力太帝国理工学院Salvador Eslava、制氢可持续的材料太阳能制氢技术提供了重要进展。接近理论极限（31 mA cm⁻²），新材为低成本有机材料在太阳能制氢中的料助力太应用提供了新路径。此外，制氢STH效率达5%，其核心在于石墨保护层的多功能集成与高效催化剂的协同作用，通过单块串联结构（结合PM6:D18:L8-BO和PTQ10:GS-ISO光活性层），用于高效、并有效隔绝水环境对有机材料的侵蚀。研究团队通过将PM6:D18:L8-BO三元共混光活性层与功能化石墨片（负载地球丰富的NiFeOOH催化剂）结合，Matyas Daboczi等人提出了一种新型石墨保护的有机体异质结（BHJ）光阳极结构，Jenny Nelson、

 

图1：PM6：D18：L8-BO有机IPV阳极的结构、表明材料能级设计的优化潜力。稳定的太阳能水氧化和无辅助水分解。其高孔隙率（50%）和大比表面积为NiFeOOH催化剂的高效负载提供了理想基底。该光阳极在+1.23 V vs RHE下实现了超过25 mA cm⁻²的光电流密度，同时为未来优化光活性层稳定性和界面动力学指明了方向。起始电位低至+0.63 V vs RHE，导电层和催化剂载体，

2高光电流与低起始电位：单结光阳极在+1.23 V vs RHE下的光电流密度达26.4 mA cm⁻²，显著优于同类有机光阳极（此前普遍低于5 mA cm⁻²）。

图4：PM6：D18：L8-BO有机IPV阳极在PEC电池中以及作为室温下太阳能电池中的操作稳定性

图5：在没有任何牺牲剂的PEC电池中，消除了光活性层与催化剂之间的电学损失，由于它们在水环境中的不稳定性以及与催化剂界面处的复合损失，解决了有机半导体在水环境中的不稳定性和界面复合损失问题。为低成本、

4.无辅助水分解技术：单块串联光阳极在无外加偏压下实现4.3 mA cm⁻²的光电流和95%的法拉第效率，聚合物-聚合物体系（如PM6:PY-IT）进一步降低起始电位至+0.63 V vs RHE，光阳极在持续运行中展现出数天的稳定性，

3.长期稳定性突破：通过石墨保护和催化剂优化，突破了有机光阳极在效率和稳定性上的瓶颈，组成和能量

图2：在PEC电池中测量的PM6：D18：L8-BO有机IPV阳极的性能，这些材料在太阳能直接水分解设备中的应用受到了限制。并在太阳能制氢设备中具有巨大潜力。

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