氧化銅(Cu2O)是未來太陽能轉換的非常有前景的候選者：作為光電陰極，氧化銅(半導體)可能能夠利用太陽光電解分解水，從而產生氫氣，這種燃料可以化學儲存陽光的能量。

　　氧化銅的帶隙為2電子伏特，與太陽光的能譜非常匹配。理想的是，當用光照射時，理想的氧化銅晶體能夠提供接近1.5伏的電壓。因此，該材料將是用于水分解的光電化學串聯電池中最頂部的吸收劑。應該可以實現高達18%的太陽能到氫能轉換效率。然而，光電壓的實際值遠低于該值，不足以使氧化銅成為用于水分解的串聯電池中的有效光電陰極。到目前為止，表面附近或邊界層的損失過程主要是由此造成的。

　　HZB太陽能燃料研究所的一個團隊現在已經仔細研究了這些過程。該集團從加州理工學院(加州理工學院)的同事處獲得了高質量的Cu2O單晶，然后在其上氣相沉積了極薄的透明鉑層。該鉑層用作催化劑并提高水分解效率。他們在HZB的飛秒激光實驗室(1 fs = 10-15s)檢查了這些樣品，了解哪些過程導致電荷載流子的損失，特別是這些損耗是否發生在單晶內部或界面處與鉑金。

　　綠色激光脈沖最初激發Cu2O中的電子;僅僅幾分之一秒后，第二個激光脈沖(紫外光)測量了受激電子的能量。然后，該團隊通過這種時間分辨雙光子光子發射光譜(tr-2PPE)確定了光電壓損失的主要機制。“我們觀察到激發的電子非常快速地束縛在帶隙本身中大量存在的缺陷狀態，”第一作者Mario Borgwardt報道，他現在繼續在美國勞倫斯伯克利國家實驗室擔任Humboldt研究員。 。該研究的協調員Dennis Friedrich解釋說：“這發生在小于1皮秒的時間范圍內(1 ps = 10-12)s)，即非常快，特別是與電荷載體需要從晶體材料內部擴散到表面的時間間隔相比。

　　“我們在HZB的飛秒激光實驗室擁有非常強大的實驗方法，用于分析半導體中光激發電子的能量和動力學。我們能夠證明氧化銅在鉑的界面幾乎不會發生損耗，而是在水晶本身，“該研究的發起人和飛秒光譜實驗室負責人Rainer Eichberger說。

　　HZB太陽能燃料研究所負責人Roel van de Krol強調說：“這些新的見解是我們對柏林工業大學UniSysCat卓越集群的第一次貢獻，我們是合作伙伴。”UniSysCat專注于在非常不同的時間尺度上發生的催化過程：雖然電荷載體對光的激發(飛秒到皮秒)反應極快，但是(電)催化等化學過程需要更多時間(毫秒)的許多數量級。有效的光化學轉化需要兩個過程一起優化。目前已在“自然通訊”雜志上發表的結果是朝這個方向邁出的重要一步。