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Elucidating Carrier Dynamics and Interface Engineering in Sb2S3: Toward Efficient Photoanode for Water Oxidation

  • Irene Dei Tos
  • , Angelica Simbula
  • , Julian Guerrero
  • , Thanh Dong
  • , Sownder Subramaniam
  • , Beatriz de la Fuente
  • , Vishal K. Jose
  • , Yinghuan Kuang
  • , Tom Aernouts
  • , Negar Naghavi
  • , Sudhanshu Shukla
  • , Bart Vermang
  • IMEC
  • EnergyVille
  • Hasselt University
  • Universitá di Cagliari
  • Vrjie Universiteit Brussel

Résultats de recherche: Contribution à un journalArticleRevue par des pairs

Résumé

Conjugation of low-cost and high-performance semiconductors is essential in solar-driven photoelectrochemical (PEC) energy conversion. Sb2S3 is a wide-bandgap (≈1.7 eV) semiconductor with the potential to deliver a maximum photocurrent density of 24.5 mA cm−2, making it highly attractive for PEC water splitting applications. However, bulk Sb2S3 exhibits intrinsic recombination issues and low electron–hole separation, posing a limit to photocurrent generation. This study clarifies the carrier dynamics by ultrafast spectroscopy measurements and proposes the design of a heterojunction between Sb2S3 and SnO2, with suitable band-edge energy offset. The SnO2/Sb2S3 heterojunction enhances the charge separation efficiency, resulting in improvement of the photocurrent. The SnO2/Sb2S3 photoanode, fabricated entirely by vapor deposition processes, demonstrates photoelectrochemical water oxidation with a photocurrent density up to ≈3 mA cm−2 at 1.38 V versus RHE.

langue originaleAnglais
Numéro d'articlee202402764
journalChemSusChem
Volume18
Numéro de publication14
Les DOIs
étatPublié - 17 juil. 2025

SDG des Nations Unies

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    SDG 7 Énergie abordable et propre

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