经过数十年持续研究，光电化学(PEC)水分解技术已实现超过10%的太阳能-氢能(STH)转换效率，跨过了早期商业化门槛。然而，要实现商业化，PEC系统需达到20%以上的STH效率，并具备长期稳定性和可扩展至实际面板尺寸的能力。尽管多光吸收体PEC系统可满足所需的电压和电流要求，但其结构复杂性和高昂制造成本限制了其广泛应用。
本文韩国蔚山国立科学技术研究院Jae Sung Lee等人探讨了基于单光电极(S4型)的PEC系统作为传统双光电极(D4型)设计的简化、经济高效的替代方案。该系统得益于高效、低成本的多结太阳能电池(尤其是全钙钛矿和钙钛矿/硅串联电池)的最新突破。文章回顾了基于S4型PEC水分解的最新进展，并提出了一种可实现高STH效率、耐久性和可扩展性的钙钛矿/硅串联光电极模块的概念设计。
同时提出了从实验室尺度设备扩展至商业规模模块和面板的策略，重点在于保持高STH性能。本文为实现可持续且经济可行的太阳能制氢技术指明了一条有前景的道路。
文章亮点：
提出单光电极(S4型)PEC系统，相比传统双光电极(D4型)结构更简化、成本更低，更适合规模化制氢;
钙钛矿/硅串联结构可实现 >20% 的STH效率，具备高光电压和光电流，且已在实验室尺度验证;
提出从1 cm²实验室器件扩展至平方米级面板的系统工程策略，涵盖材料封装、模块集成与耐久性优化，推动其商业化进程。
D. Hansora, W. J. Byun, and J. S. Lee, “ Designing Perovskite/Silicon Tandem-Based Single Photoelectrode Modules for Practical Solar Hydrogen Production.” Adv. Energy Mater. (2025): e02837.
https://doi.org/10.1002/aenm.202502837
