原文标题：世界纪录——中国实现史上最高的太阳能制氢转换效率
中国研究人员研发出一种新方法，使硫化铜锌锡（CZTS - Cu₂ZnSnS₄）光阴极的太阳能制氢转换效率达到了最高水平。
这种材料作为光阴极具有出色的性能，但迄今为止，其性能受到体相和界面电荷载流子动力学不理想的限制。
在最新的研究中，研究人员探索了一种简便且通用的 CZTS 前驱体种子层工程（PSLE）技术，以提高该材料的性能。他们发现，PSLE 技术打破了地球丰产的 Cu₂ZnSnS₄（CZTS）光阴极的性能上限，实现了 9.91% 的创纪录半电池太阳能制氢（HC - STH）效率。
前驱体种子层工程
它还使首个无偏压的 CZTS - BiVO₄串联电池在天然海水中实现了 2.20% 的太阳能制氢效率。而传统的 CZTS 器件的太阳能制氢效率停滞在 8% 以下，因为体相中的铜 - 锌反位缺陷和界面陷阱会消耗载流子。
研究人员采用前驱体种子层工程技术，通过溶液处理的旋涂法制备了 Cu₂ZnSnS₄（CZTS）光吸收薄膜。
他们强调，该方法显著促进了硫化后的 CZTS 光吸收薄膜的晶体生长，并减少了有害缺陷。这种对缺陷和电荷载流子动力学的有效优化，造就了高效的 CZTS/CdS/TiO₂/Pt 薄膜光阴极。
PSLE 控制的成核提高了效率
深圳大学的研究人员在一份声明中表示：“PSLE 控制的成核过程形成了密集、垂直排列的晶粒，将缺陷密度降至 9.88×10¹⁵ cm⁻³，将少数载流子寿命延长至 4.40 ns，并在 0 V 相对于可逆氢电极的条件下，将光电流驱动至前所未有的 29.44 mA cm⁻²—— 仅比理论极限值 30.49 mA cm⁻² 低 3%。”
据《纳微快报(英文)》报道，参与研究的科研人员包括广东工业大学丁黎明教授、深圳大学研究员梁广兴、陈烁等人。
这种方法有助于减少对化石燃料的依赖，因为化石燃料不可再生且对环境有害。氢能作为一种新型、环保的绿色能源，有望缓解未来的能源短缺问题。
在各国政府竞相实现净零目标的当下，目前大多数制氢方法仍需消耗大量电力，并会产生二氧化碳排放。研究人员表示，这表明迫切需要更清洁的方法，例如通过光电化学（PEC）水分解进行太阳能制氢（STH）转换。
他们强调，利用阳光照射进行光电化学水分解是一种清洁的制氢方式正在成为共识。
精心调整的 PSLE 策略
发表在《纳米 - 微米快报》上的这项研究表明，精心调整的 PSLE 策略成功合成了高质量的 CZTS，其特点是晶粒大、结构致密、均匀且垂直排列。
研究人员在研究中称：“我们制备并测试了由 Mo/CZTS/CdS/TiO₂/Pt 组成的平面型光阴极。优化后的 CZTS 薄膜减少了体相和界面缺陷的钝化，形成了优良的 CZTS/CdS 异质结，其内置电压更高（0.66 V），界面缺陷密度更低（9.88×10¹⁵ cm⁻³）。”
研究人员还指出，PSLE 技术制备的 CZTS 光阴极仅使用地球丰产的铜、锌、锡和硫，与铟 / 镓基硫属化物相比，材料成本降低了 70% 以上，不需要稀有的助催化剂，并且与卷对卷涂布工艺兼容。
该策略为直接从海水中生产低成本绿氢开辟了一条直接的、千兆瓦级的途径，使 CZTS 成为可持续太阳能燃料和循环氢经济的关键。
原文作者普拉巴特・兰詹・米什拉毕业于印度大众传播学院，是一名科技和国防记者。擅长撰写关于现代武器和新兴技术的文章，报道全球政治和商业领域的新闻。曾就职于《国际商业时报》（新加坡版）和 ANI 新闻通讯社知名媒体机构。
【作者：普拉巴特・兰詹・米什拉】