近日，英国剑桥大学、瑞士洛桑联邦理工学院和南开大学的研究团队合作，在光电催化水分解制氢领域取得了重大突破。他们首次开发出一种室温液相外延生长方法，用于制备氧化亚铜（Cu2O）单晶薄膜，这种方法可以低成本、高质量、大规模生产。研究人员还发现了氧化亚铜体相载流子传输的各向异性，其中沿着 [111] 晶向的载流子迁移率比其他方向高出1个数量级，同时扩散距离也更长。在关键电位的光电分解水性能方面，相比当前最先进的平板氧化亚铜设备，提高了70%。
这些结果极大地提升了氧化亚铜光电极的性能，使其更接近大规模应用。研究中首次得到的一系列光电性质参数，为设计基于氧化亚铜的光电器件提供了重要的指导。光电催化制氢作为可再生能源技术，为将太阳能直接转换为氢能提供了解决方案。氧化亚铜材料被认为是光阴极的最佳选择，其电沉积方法被认为是生产成本低的制备方法。目前，氧化亚铜光电极的性能已经能与成熟光伏材料相匹敌，有望成为最优的光电分解水材料。
在研究中，研究人员通过外延生长方法制备了单晶氧化亚铜薄膜，发现了载流子传输的各向异性。结合先进的光谱技术，他们精确量化了氧化亚铜薄膜中各个晶体取向的电荷载流子传输距离，取得了重要的发现。这些结果为调节半导体薄膜晶体结构，实现性能突破提供了重要参考。
这项研究为光电器件研究提供了重要的参考，为光电催化制氢领域的发展带来新的希望。通过团队合作，研究人员将继续努力，将这一技术推向更高水平，为可再生清洁能源的发展贡献力量。