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光電催化基礎(chǔ)知識之光電流

來源:北京泊菲萊科技有限公司   2022年08月04日 17:52  

1. 光電流密度Jp 

在光電化學(xué)實驗中經(jīng)常用到光電流密度等作為性能評價參數(shù)。 

光電流密度是指在一個太陽光輻照下,,光電極產(chǎn)生的光電流與光輻照面積之比,。 

通常由光吸收率、體相電子-空穴對分離效率以及表明電荷注入效率決定,,隨外加偏壓變化而變化,。 

光電流密度可通過公式(1)表示[1]

光電流密度公式.jpg

實際測得的光電流密度.jpg:實際測得的光電流密度;

半導(dǎo)體光電<span class=:半導(dǎo)體光電有的理論光電流密度,; 

半導(dǎo)體光電極的光吸收效率.jpg:半導(dǎo)體光電極的光吸收效率,; 

半導(dǎo)體光電極的電荷分離效率.jpg:半導(dǎo)體光電極的電荷分離效率; 

半導(dǎo)體光電極表面電荷注入效率.jpg:半導(dǎo)體光電極表面電荷注入效率,。

同時,,光電轉(zhuǎn)換效率公式(2)

光電極表面的入射光強度.jpg

P0:光電極表面的入射光強度

由公式(2)可知,光電轉(zhuǎn)換效率η與光電流密度Jp成正比,,而Jp不僅和光電極對光的吸收和利用率有關(guān),,還與光生載流子的內(nèi)部和界面的分離效率有關(guān),內(nèi)部的分離效率和界面的分離效率都是決定光電化學(xué)性能的重要因素,。

2. 光電流密度測試 

在光電化學(xué)實驗中經(jīng)常使用電化學(xué)工作站以線性伏安掃描技術(shù)(LSV)記錄光電極產(chǎn)生的光電流隨電壓的變化曲線(j-V曲線),。 為了確認(rèn)光電流是否來自于光電響應(yīng),通常會在開燈/關(guān)燈間隔條件下記錄斬波LSV曲線,,但因為氙燈光源受發(fā)光原理限制,,無法實現(xiàn)頻繁開/關(guān)燈,為了實現(xiàn)開/關(guān)燈的效果,,會在氙燈光源和光電極之間增設(shè)快門裝置,。

氙燈+快門.jpg

圖1. PLS-FX300HU 高均勻性一體式氙燈光源、PFS40A 快門

光電流參數(shù).jpg

圖2. Transient photocurrent density curves [2-5]

如圖2所示,,當(dāng)沒有光照時,,光電極的電流密度幾乎為零,當(dāng)加入光照時,,電流瞬間升高,,這就表明增加的電流是由于光照的引入而產(chǎn)生的,但是在電流升高時會有一個尖銳的峰,,這可能是由于的導(dǎo)電性不好,,光照產(chǎn)生的光生載流子迅速復(fù)合造成的。 

瞬態(tài)光電流可用于評估光電極中光生電子-空穴分離的情況,,光電流越大,分離效率越高,。

參考文獻

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