据报道，单片集成光伏驱动电化学 (PV-EC) 人工光合作用可用于无辅助 CO₂ 还原。PV-EC 结构采用具有前置半透明催化剂层的三结光电极作为光阴极。催化剂层由一系列微型三角形金属棱镜组成，它可将入射光重定向到光电极的开放区域，以减少遮蔽损失。近日，加州理工学院Harry A. Atwater，Bruce S. Brunschwig，德国伊尔梅瑙工业大学Thomas Hannappel等提出了一种使用安装在多结 PV 电池顶部的半透明金属棱镜阵列 (PA) 的 CO₂R 光电阴极的光管理方法。

本文要点：

1）集成装置由覆盖 35% 表面积的 Ag 催化剂棱镜构成。实验装置具有接近80%的透光率，催化表面积相当于玻璃基底面积的144%。

2）实验上，该光电阴极展示了 5.9% 的直接太阳能到 CO 转换效率和 50 小时的稳定性。

3）将 Cu 催化剂选择性电沉积到 Ag 三角棱镜的表面上，可以将 CO₂ 转化为更高价值的产品，且太阳能转化为 C₂₊ 产品的效率为 3.1%。

该工作设计的在 PV-EC 电池上具有半透明催化剂层的结构是解决前表面安装金属催化剂遮蔽光损失的一般方案，并为基于这种可扩展设计方法的人工光合作用的发展开辟了道路。

Wen-Hui Cheng, et al. Integrated Solar-Driven Device with a Front Surface Semitransparent Catalysts for Unassisted CO₂ Reduction. Adv. Energy Mater., 2022

DOI: 10.1002/aenm.202201062

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202201062