1. 光電流密度Jp
在(zai)光電(dian)化(hua)學實(shi)驗(yan)中經常用到光電(dian)流密度等(deng)作為性能評價(jia)參(can)數。
光(guang)電(dian)流密度是指(zhi)在一個太陽光(guang)輻照(zhao)下,光(guang)電(dian)極(ji)產生的光(guang)電(dian)流與(yu)光(guang)輻照(zhao)面積之比。
通常(chang)由光吸收率、體相電(dian)子-空穴(xue)對(dui)分離效(xiao)率以及表明電(dian)荷(he)注入效(xiao)率決(jue)定(ding),隨外加偏(pian)壓變(bian)化(hua)(hua)而變(bian)化(hua)(hua)。
光電流密度可通過公式(1)表示[1]:
:實際測得的光電流密度;
:半導體光電極具有理論光電流密度;
:半導體光電極的光吸收效率;
:半導體光電極的電荷分離效率;
:半導體光電極表面電荷注入效率。
同時,光(guang)電(dian)轉換效(xiao)率公式(2)
P0:光電極表面的入射光強度
由公式(2)可知,光(guang)(guang)電(dian)轉(zhuan)換效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)η與光(guang)(guang)電(dian)流密度Jp成正比,而Jp不僅和光(guang)(guang)電(dian)極對光(guang)(guang)的(de)吸(xi)收和利用率(lv)(lv)有關,還(huan)與光(guang)(guang)生載(zai)流子的(de)內(nei)部(bu)(bu)和界面的(de)分離效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)有關,內(nei)部(bu)(bu)的(de)分離效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)和界面的(de)分離效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)都是(shi)決定光(guang)(guang)電(dian)化學(xue)性能的(de)重要因素。
2. 光(guang)電流密(mi)度測試
在光(guang)電(dian)(dian)化(hua)學(xue)實驗中經常(chang)使(shi)用電(dian)(dian)化(hua)學(xue)工作站以(yi)線(xian)性(xing)伏(fu)安掃描技術(LSV)記錄(lu)光(guang)電(dian)(dian)極(ji)產生的(de)(de)(de)光(guang)電(dian)(dian)流隨電(dian)(dian)壓(ya)的(de)(de)(de)變化(hua)曲(qu)線(xian)(j-V曲(qu)線(xian))。 為(wei)了(le)確認(ren)光(guang)電(dian)(dian)流是否來(lai)自于光(guang)電(dian)(dian)響(xiang)應,通常(chang)會(hui)在開(kai)燈(deng)/關燈(deng)間隔(ge)條(tiao)件下記錄(lu)斬波LSV曲(qu)線(xian),但因為(wei)氙燈(deng)光(guang)源受發光(guang)原理限制,無(wu)法實現頻繁開(kai)/關燈(deng),為(wei)了(le)實現開(kai)/關燈(deng)的(de)(de)(de)效果(guo),會(hui)在氙燈(deng)光(guang)源和光(guang)電(dian)(dian)極(ji)之(zhi)間增設(she)快門(men)裝置。
圖1. PLS-FX300HU 高(gao)均勻性一體式(shi)氙燈光源、PFS40A 快門
圖2. Transient photocurrent density curves [2-5]
如(ru)圖2所示,當沒(mei)有光(guang)照時,光(guang)電(dian)(dian)極的電(dian)(dian)流密度幾乎為零(ling),當加入光(guang)照時,電(dian)(dian)流瞬間升(sheng)(sheng)高,這就表明增加的電(dian)(dian)流是(shi)由于光(guang)照的引入而產生(sheng)的,但是(shi)在電(dian)(dian)流升(sheng)(sheng)高時會有一個尖銳(rui)的峰,這可能是(shi)由于的導電(dian)(dian)性不好,光(guang)照產生(sheng)的光(guang)生(sheng)載(zai)流子迅速復(fu)合(he)造成的。
瞬態(tai)光(guang)電流(liu)可用于評估光(guang)電極中光(guang)生電子-空穴分(fen)離(li)的情況,光(guang)電流(liu)越大,分(fen)離(li)效率越高(gao)。