美國(guó)伊利諾大學(xué)材料科學(xué)與工程系助理教授萊恩·馬丁（LaneMartin）認(rèn)為，在設(shè)計(jì)下一代太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)之時(shí)，首先應(yīng)該研發(fā)更能有效利用太陽(yáng)能光譜的方法。馬丁表示：這是一種全新的接近物質(zhì)的基礎(chǔ)方式。通過(guò)這些材料，我們能夠設(shè)想出清潔燃料、廢水凈化與修復(fù)的無(wú)碳能源生產(chǎn)工藝。

二氧化鈦與其它金屬氧化物能夠大幅提升可見光的吸收量，并促進(jìn)能源設(shè)施太陽(yáng)能光譜的效率利用率。憑借凝聚物理學(xué)、半導(dǎo)體設(shè)備工程學(xué)以及光化學(xué)，馬丁研究小組研發(fā)出由這兩種物質(zhì)結(jié)合而成的高性能太陽(yáng)能光催化劑。

馬丁表示，限制氧化物系光伏或光催化劑系統(tǒng)性能的重要障礙在于寬帶隙材料可見光吸收不良。適用于這些設(shè)施的氧化物候選材料應(yīng)該是銳鈦礦型二氧化鈦。鑒于化學(xué)穩(wěn)定性、低成本、無(wú)毒等性能，該材料是被廣泛研究的光催化劑。

不過(guò)，作為染色敏化的太陽(yáng)能電池的主體，光吸收燃料的存在是造成寬帶隙材料可見光線吸收不足的重要原因。

論文的第一作者SungkiLee表示：據(jù)我們觀察，SrRuO3不尋常的電子結(jié)構(gòu)也是造成光學(xué)性質(zhì)不如預(yù)期的原因之一。不過(guò)，通過(guò)將該材料與二氧化鈦結(jié)合在一起，我們能夠提高可見光的吸收率以及光催化劑的活性。

SrRuO3可見光吸收率強(qiáng)。據(jù)上圖可見，SrRuO3吸收可見光量是TiO2的75倍。受到載流子注入的驅(qū)動(dòng)，TiO2與SrRuO3結(jié)構(gòu)、化學(xué)與電子的兼容性能夠制造出具有光催化反應(yīng)及光伏活力加強(qiáng)的異質(zhì)結(jié)

Lee補(bǔ)充道：SrRuO3是一種電子氧化物，具有金屬性質(zhì)的溫度、交互巡回式鐵磁性，并可作為一種傳導(dǎo)性電極廣泛應(yīng)用于金屬氧化物異質(zhì)結(jié)構(gòu)之中。

通過(guò)光激發(fā)載流子注入工藝，研究人員將SrRuO3與TiO2結(jié)合，創(chuàng)造出一種新型異質(zhì)結(jié)構(gòu)。該新型結(jié)構(gòu)具有新穎的光學(xué)性質(zhì)，光電化學(xué)性能可供應(yīng)一種有趣的新方式，促進(jìn)光催化劑的活性并進(jìn)一步提高其它金屬氧化物的潛在應(yīng)用。

該項(xiàng)研究可供應(yīng)一種新途徑，足以給可見光感光材料帶來(lái)挑戰(zhàn)，并可進(jìn)行美國(guó)的臨時(shí)專利申請(qǐng)。該研究工作重要得到碳中和能源（I2CNER）研究國(guó)際機(jī)構(gòu)、日本九州大學(xué)以及美國(guó)伊利諾伊大學(xué)的聯(lián)合支持。

伊利諾伊大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程系教授PetrosSofronis表示：I2CNER項(xiàng)目將部分全球領(lǐng)先的能源研究人員匯聚一堂。

馬丁研究組的科研成功表明，I2CNER項(xiàng)目不僅僅是一個(gè)國(guó)際合作實(shí)驗(yàn)，它更體現(xiàn)出全球在追求綠色創(chuàng)新、削減二氧化碳排放量、促進(jìn)基礎(chǔ)科學(xué)以及研發(fā)環(huán)保可持續(xù)性能源技術(shù)解決方法方面的一致努力。