科学家开发出用于人工光合作用的液态金属光敏薄膜

太阳能驱动的光催化或光电化学水分解对于直接从太阳能到氢能的转换具有巨大的前景，特别是在碳中和倡议的背景下，而其实际应用取决于在可扩展生产坚固且高效的光活性薄膜方面的重大进展。

中国科学院金属研究所(IMR)刘刚教授领导的研究团队开发了一种全新的粒子注入(PiP)技术，将光敏半导体嵌入液态金属薄膜中，用于可扩展制造坚固且高效的光活性薄膜，其灵感源自光系统 I 和 II 嵌入植物叶片叶绿体的类囊体膜中，可有效驱动自然界的光合作用。

就像活的叶子一样，薄膜将太阳能直接转化为化学燃料。在模拟太阳光照射下，其光催化分解水制氢活性是传统薄膜的2.9倍。此外，液态金属包围的光敏半导体薄膜具有良好的稳定性和可扩展性。在长期(>100小时)连续操作过程中，活性保持恒定，即使经历10 5 次弯曲循环后，活性仍保持在95%以上，而当放大至 cm 2时，活性约为70% 。

优异的性能归因于三维半导体/金属的强相互作用，能够有效收集光生电荷、强的结构稳定性和优异的光活性。

此外，该薄膜还具有通用性和可回收性的优点，可以使用多种低熔点金属(LMP)和半导体，并且可以通过热水超声波处理轻松回收。总体而言，LMP金属基PiP技术为太阳能转换器件和应用提供了新的机遇。