开发具有高太阳能-氢能转换效率和长期稳定性的可扩展光电化学水分解技术对于实际应用至关重要，但同时也极具挑战性。
基于此，2025年3月21日，西北工业大学黄维、王松灿、暨南大学朱明山等人在国际知名期刊Nature Communications发表题为《A standalone bismuth vanadate-silicon artificial leaf achieving 8.4% efficiency for hydrogen production》的研究论文。
在此，作者设计了一种具有梯度分布氧空位的BiVO₄光电阳极，这种结构能够诱导产生强偶极场以促进电荷分离。
在该光电阳极上生长类似海胆状的FeOOH助催化剂，使其在1.23 V的条件下实现了7.0 mA cm⁻²的光电流密度，并在AM 1.5 G光照下稳定运行超过520小时。
通过与硅光伏电池集成，独立的人工叶片实现了8.4%的太阳能-氢能转换效率。
将这些人工叶片放大至441 cm²的尺寸后，其在自然阳光下的太阳能-氢能转换效率可达2.7%。
生命周期评估分析表明，太阳能水分解制氢对环境的影响很小。
作者的研究表明，设计基于金属氧化物的人工叶片用于可扩展的太阳能制氢是可行的。
Liu, B., Wang, X., Zhang, Y. et al. A standalone bismuth vanadate-silicon artificial leaf achieving 8.4% efficiency for hydrogen production. Nat Commun 16, 2792 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-58102-z
