Photoelektrochemische (PEC) Wasserspalt-Solarzellen wurden als praktikable und kostengünstige Realisierung einer künstlichen Analogie zur Photosynthese angesehen. Leider erschweren die strengen Anforderungen an die physikalischen und chemischen Eigenschaften die Suche nach geeigneten Photoelektroden, mit denen die Umwandlung von Sonnenenergie effizient durchgeführt werden kann. Innovationen bei nanoarchitekturierten Photoelektroden bieten potenzielle Durchbrüche auf diesem Gebiet. Unter Verwendung verschiedener Schablonenherstellungstechniken wurden Photoelektroden mit unterschiedlichen Nanoarchitekturen erzielt und bei der solaren Wasserspaltung angewendet, z. B. eine quaternäre makromesoporöse 3D-Architektur, die eine ausgezeichnete Effizienz der Umwandlung von Sonnenenergie zeigt (ACS Nano 2014, 8, 7088); TiO2 / Al-dotierte ZnO-Nanospitzen-Arrays als 3D-Stromkollektor von PEC-Bauelementen zur Verbesserung der Lichtnutzung sowohl im UV- als auch im sichtbaren Bereich (Adv. Energy Mater. 2016, 6, 1501496); und Nanopartikel-Übergitter mit programmierbaren multiplen plasmonischen Resonanzen zur Verbesserung der photoelektrochemischen Aktivität (Adv. Funct. Mater. 2020, 30, 2005170).

Aus AAO-Templates repliziert, wurden verschiedene hochgeordnete metallische Nanoporen-Arrays rational entworfen und hergestellt und für Energieumwandlungsanwendungen gut untersucht. Kobalt-Nanoporen-Arrays in Kombination mit gut dispergierten Platin-Nanopartikeln zeigten signifikant verbesserte katalytische Aktivitäten als Elektrode für die Wasserstoffentwicklungsreaktion (Appl. Catal. B: Environ. 2019, 244, 87). Selbstausgerichtete zweiporige Nickel-Nanoporen-Arrays im Wafer-Maßstab mit breitbandigen Sonnenabsorptionseigenschaften ermöglichen eine hocheffiziente Solarenergiegewinnung (Nano Energy 2019, 58, 543).