All-Electrochemically Grown Sb2Se3/a-MoSx Photocathodes for Hydrogen Production: The Effect of the MoSx Layer on the Surface Recombination and Photocorrosion of Sb2Se3 Films

Autor(es)

Costa, Magno B. ^[1] ; Lucas, Francisco W. S. ^{[2, 3]} ; Medina, Marina ^[1] ; Mascaro, Lucia H. ^[1]

Afiliação do(s) autor(es)

^[1] Univ Fed Sao Carlos, BR-13565905 Sao Carlos, SP - Brazil

^[2] Univ Colorado, Dept Chem, Boulder, CO 80309 - USA

^[3] Univ Colorado, Biol Engn & Renewable & Sustainable Energy Inst, Boulder, CO 80309 - USA

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: ACS APPLIED ENERGY MATERIALS; v. 3, n. 10, p. 9799-9808, OCT 26 2020.
• Citações Web of Science: 0

Resumo

Sb2Se3 is considered a promising photocathode material for hydrogen production via solar water splitting. Nevertheless, losses caused by photocorrosion and slow charge transfer at the semiconductor/electrolyte interface require the presence of a cocatalyst to improve the kinetic factors. In this work, the activity of all-electrochemically grown Sb2Se3/amorphousMoS(x) photocathodes was studied in function of the number of cocatalyst deposition cycles. MoSx, a noble-metal-free electrocatalyst, has shown high activity toward the hydrogen evolution reaction. It promoted an similar to 70-time higher improvement in the photocurrent of the Sb2Se3-absorber. An antagonistic effect was observed as the number of cycles increased: thin MoSx layers promoted the maximum enhancement in photocurrent and the decrease in surface recombination, but the photocorrosion inhibition was compromised. In the counterpart, thick MoSx layers allowed the material to be less susceptible to photocorrosion, but the photocurrent was inhibited. Therefore, the relationship between cocatalyst thickness and photocurrent enhancement/inhibition, variation in surface recombination, and photocorrosion stability was evaluated. (AU)

• Processo FAPESP: 17/12794-2 - Preparação, caracterização e aplicação de filmes de MoS2 e WS2 em fotoeletrocatálise para a produção de hidrogênio
• Beneficiário: Marina Medina da Silva
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Processo FAPESP: 12/10947-2 - Obtenção e caracterização de filmes finos de calcogenetos do tipo MBS (M = Ag ou Cu; B = In, Ga, Sb ou Tl; e S = S ou Se ) para aplicação em células fotovoltaicas
• Beneficiário: Francisco Willian de Souza Lucas
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 17/11986-5 - Geração e Armazenamento de Novas Energias: trazendo desenvolvimento tecnológico para o país
• Beneficiário: Ana Flávia Nogueira
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Centros de Pesquisa em Engenharia
• Processo FAPESP: 17/21365-8 - Eletrodeposição e caracterização de filmes finos de Sb2Se3 e MSbxSey (M = Cu, Co, Ni, ou Zn) para aplicações na produção de hidrogênio e redução de CO2.
• Beneficiário: Magno Barcelos Costa
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 13/07296-2 - CDMF - Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais
• Beneficiário: Elson Longo da Silva
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão - CEPIDs
• Processo FAPESP: 18/16401-8 - Fotocatalisadores e fotoeletrodos para obtenção de combustíveis renováveis
• Beneficiário: Lucia Helena Mascaro Sales
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular