目前，全球能源和环境问题日趋严峻，开发利用绿色可再生能源具有普遍而深远的社会意义。科学家们一直致力于人工光合作用研究，自1972年Fujishima和 Honda后，以光电化学电池来分解水制备氢气成为近年来热门的研究方向。

然而，迄今为止，直接利用单一的光电化学电池来分解水的效率仍旧较低（~2%），主要受限于以下几个问题：（1）适合带宽和能级的半导体材料但吸光不足（如TiO2）；（2）光吸收较好的半导体材料但导电性差（如BiVO4、WO3和Fe2O3）；（3）都满足要求的半导体材料但稳定性差（如硫化物）。

针对这些问题，武汉光电国家实验室的陈炜教授（论文共同一作之一），与清华大学的邱勇才博士（第一作者）、张跃刚教授（通讯作者）、美国斯坦福大学的崔毅教授（通讯作者）等合作发展了一种BiVO4纳米锥/钙钛矿串联叠层电池。首先，将光吸收和光稳定性良好的多孔Mo掺杂BiVO4薄膜（Mo:BiVO4），沉积于具有优良限光性质的导电修饰纳米锥基板上，从而得到较好的光吸收和电荷分离效果，然后通过与稳定性、效率俱佳的反式平面钙钛矿太阳能电池串联，实现了无外偏压辅助下的水分解制氢，光到氢的能源转换效率达到6.2%。该串联电池可以持续产氢10个小时以上，说明这种结构具有良好的稳定性。

图1. (A) 钙钛矿(PSC)与BiVO4光解水串联电池结构示意图 (B)叠层电池的J-V曲线(C) 叠层电池的持续产氢电流

2016年6月17日，Science子刊Science Advances在线刊发了题为Efficient solar-driven water splitting by nanocone BiVO4-perovskite tandem cells的研究成果 (Vol. 2, No. 6, e1501764, 2016)。

(论文链接http://advances.sciencemag.org/content/2/6/e1501764.abstract)