在光电化学太阳能分解水电池中，光电极起到了吸收光和产生、分离、传输载流子的作用，是整个光解水系统中至关重要的一部分。科研人员研究光电化学水分解电池分解水制氢的课题难点在于找到合适的光电极材料。优秀的光电极材料一般具有如下所述五个特点：

（1）合适的带隙。半导体的带隙对应了它对太阳光的吸收能力。在太阳光中大部分（约43%）的能量来自于可见光，因此选择能吸收可见光的半导体能有效提高太阳光的利用率。当半导体的带隙小于3.1 eV，可以吸收利用可见光。但是如果半导体的带隙太窄，将无法实现无偏压水分解。考虑到水分解为氢气和氧气的能量为1.23 eV，以及过电势和其他热能损失，半导体分解水的最小带隙为2.2 eV。因此。半导体的最佳带隙应介于2.2 eV~3.1 eV[11]。

（2）合适的导带和价带位置。半导体的价带位置应比水氧化还原产氧的电位1.23 V低0.3 V，比氢离子产氢的氧化还原电位0 V高0.1 V。这样才能实现无偏压水分解产氢[12,13]。并且n型半导体的导带位置要高于p型半导体的价带位置。

（3）高的载流子迁移率。载流子迁移率的提高可以减小电子和空穴的复合几率，使电阻率减少，从而提高光电极的光电化学性能。

（4）光稳定性和化学稳定性出色。半导体材料不能与电解液发生化学反应，并且光腐蚀程度低，这样才能满足长期使用的要求。

（5）成本低。

从以上几点可知，优秀的光电极材料应该具有合适的带隙、合适的导价带位置、高的化学稳定性和高的载流子迁移率，而且成本低、能大批量生产这样几个特点。本论文针对光阳极材料进行介绍。