钙钛矿半导体中光水解研究检测方案(太阳光模拟器)

青岛森泉光电有限公司Sources Optics Co.， Ltd. 【应用速递】Newport 94011A 太阳光模拟器用于光水解研究 背景介绍： 铁酸铋(BiFeO3)这类的铁电半导体，由于其固有的特点可以加速光产生载流子，使得其在太阳能转换和存储方面的应用越来越受到研究。然而，铁酸铋通常是使用复杂和昂贵的制造技术来制备的，如外延生长、射频溅射和脉冲激光沉积等技术，这些在大规模生产制造铁酸铋时成本会很高。 Antonio Tricoli 课题组一告了一个简单且可伸缩的多孔铁酸铋(BiFeO3)钙钛矿半导体，通过测试发现其光电化学性能明显提高。通过原子层沉积二氧化钛覆盖物和光辅助电沉积钴氧化物/氢氧化物辅助催化剂作用下，从原始微不足道的光电流密度显著增加到 0.16 mAcm²(在模拟 1sun 太阳辐照 AM1.5G 光谱下)。改进的电荷转移和电化学动力学促进了光电氧化活性的显著增强。而且，这种铁酸铋(BiFeO3)光阳极功能相比可逆氢电极将光电化学氧化起始电位从0.7V降低到0.6V。 实验产品： 本次实验主要用到 Newport LCS-100 系列小面积太阳光模拟器，91150V参比校准电池等。下表中涂绿部分是用到的太阳光模拟器产品主要参数： 小面积太阳光模拟器参数 型号 94011A 94011A-ES 图片 灯类型 氙灯 氙灯 灯功率(W) 100 100 光束尺寸(mm) 38×38 38×38 光束发散角(半角) <6° <6° 典型输出功率 .0 SUN 1.0 SUN 光谱匹配等级 A (IEC 60904-9 2007) A(ASTM E927-10) A (JIS 8904-9 2017) A (IEC 60904-92007) A(ASTM E927-10) A (JIS 8904-9 2017) 时间不稳定性等级 B (IEC 60904-9 2007) B(ASTM E927-10) B (JIS 8904-9 2017) B (IEC 60904-9 2007)B (ASTME927-10)B (JIS 8904-92017) 均匀性等级 B (IEC 60904-9 2007)B (ASTME927-10) B (JIS 8904-9 2017 B (IEC 60904-92007) B(ASTME927-10)B (JIS 8904-9 2017) 工作距离( in.) 7.0±1.0 7.0±1.0 线性调整率 0.03% 0.03% 注：94011A是手动快门；94011A-ES是电动开门。 小面积太阳光模拟器特点： 用于需要小区域光伏电池的照明研究、低成本光源、 适用于教学实验室 输出1.0sun、AM1.5G， 操作符合 ASTM和IEC标准 紧凑设计-集成电源、匀化器和灯罩 连续衰减器允许调试可变太阳辐照 简单，“插入”灯组件不需要灯对齐 集成的2英寸滤光片支架 部分实验结果： 图1 FTO 玻璃上的铁酸铋(BiFeO3)制作原理图。(a)在 FTO 玻璃上沉积非晶态 BiFeOy纳米颗粒。(b)将非晶 BiFeOy 在 550℃退火处理成铁酸铋(BiFeO3)。 (c) TiOz 原子层沉积、700℃退火。(d) CoOx光辅助电沉积成 TiO2修饰的铁酸铋(BiFeO3)光电阳极。 图2 (a)无定形的 BiFeOy纳米结构。(b)结晶的BiFeOs在 550℃和700℃退火煅烧后结构。(C) BiFeO3 涂在二氧化钛覆盖物上。(d)经修饰的 BiFeO3光辅助 CoOx电沉积。 图3 (a)多种铁酸铋(BiFeO3)光阳极在黑暗中的电流密度-电位曲线(虚线)和 1sun 太阳辐照 AM1.5G下(实线)。(b)黑暗条件下 1KHz 收集的莫特-肖特曲线图。(c)1sun 太阳辐照AM1.5G 下等效电路的模拟曲线。(d)实时测试的光电流曲线图。所有的测试都是在1M氢氧化钠溶液下进行。 总结： Antonio Tricoli 课题组采用火焰喷雾热解法制备了铁酸铋(BiFeO3)光阳极，这是一种快速、可扩展的制备技术，生产速度不局限于每小时几公斤。实验证明，经修饰的铁酸铋(BiFeO3)光阳极不受其电荷分离效率和表面动力学的不利限制。 更多产品信息欢迎联系森泉光电 ( [1]Antonio T ricoli， Alexandr N . Simonov， Joel W . Ag e r， et al . 2 0 20. En h ancement of thephotoelectrochemical w ater splitting by p erovskite BiFeO3 via interfacial e ngineering. Sol.Energy 202， 198-203. ) ( [2]Abdalla， A.， K han， I . ， S ohail， M .， Q urashi， A . ， 2019. Au/Ga2O3/ZnO heter o structurenorods arrays for effective photoelectrochemical water splitting. Sol. Energy 181 ， 333-338. ) ( [3]Ali， S. ， Khan， I.， Khan， S.A.， Sohai l ， M . ， Yamani， Z.H.， Morsy， M.A. ， Qamaruddin， M.，2017. Plasmon aided ( BiVO4)x-(TiO2)1-x ternary nanocomposites fo r efficient s olar watersplitting. Sol. Energy 155， 7 70-780. ) ( [4]Basu， S .R.， Martin， L.W.， Chu， Y.H.， Gajek， M. ， Ramesh， R.， R ai， R.C. ， Xu， X .， Musfeldt，J.L.， 2008. Photoconductivity in B iFeO3 thin films. Appl. Phys. Lett. 92，091905. ) WWw.sourcescn.com + 【应用速递】Newport 94011A太阳光模拟器用于光水解研究 背景介绍：铁酸铋(BiFeO3)这类的铁电半导体，由于其固有的特点可以加速光产生载流子，使得其在太阳能转换和存储方面的应用越来越受到研究。然而，铁酸铋通常是使用复杂和昂贵的制造技术来制备的，如外延生长、射频溅射和脉冲激光沉积等技术，这些在大规模生产制造铁酸铋时成本会很高。Antonio Tricoli课题组报告了一个简单且可伸缩的多孔铁酸铋(BiFeO3)钙钛矿半导体，通过测试发现其光电化学性能明显提高。通过原子层沉积二氧化钛覆盖物和光辅助电沉积钴氧化物/氢氧化物辅助催化剂作用下，从原始微不足道的光电流密度显著增加到0.16 mA cm−2(在模拟1sun太阳辐照AM1.5G光谱下)。改进的电荷转移和电化学动力学促进了光电氧化活性的显著增强。而且，这种铁酸铋(BiFeO3)光阳极功能相比可逆氢电极将光电化学氧化起始电位从0.7 V降低到0.6 V。 实验产品：本次实验主要用到Newport LCS-100系列小面积太阳光模拟器，91150 V 参比校准电池等。下表中涂绿部分是用到的太阳光模拟器产品主要参数: 小面积太阳光模拟器参数型号94011A94011A-ES图片灯类型氙灯氙灯灯功率(W)100100光束尺寸(mm)38×3838×38光束发散角（半角）<6 °<6 °典型输出功率1.0 SUN1.0 SUN光谱匹配等级A (IEC 60904-9 2007) A (ASTM E927 - 10) A (JIS 8904-9 2017)A (IEC 60904-9 2007) A (ASTM E927 - 10) A (JIS 8904-9 2017)时间不稳定性等级B (IEC 60904-9 2007) B (ASTM E927 - 10) B (JIS 8904-9 2017)B (IEC 60904-9 2007) B (ASTM E927 - 10) B (JIS 8904-9 2017)均匀性等级B (IEC 60904-9 2007) B (ASTM E927 - 10) B (JIS 8904-9 2017)B (IEC 60904-9 2007) B (ASTM E927 - 10) B (JIS 8904-9 2017)工作距离( in.)7.0±1.07.0±1.0线性调整率0.03%0.03%注：94011A是手动快门；94011A-ES是电动开门。 小面积太阳光模拟器特点：Ø 用于需要小区域光伏电池的照明研究、低成本光源、 适用于教学实验室 Ø 输出 1.0 sun、AM1.5G， 操作符合 ASTM 和 IEC 标准 Ø 紧凑设计 - 集成电源、匀化器和灯罩 Ø 连续衰减器允许调试可变太阳辐照 Ø 简单，“插入”灯组件不需要灯对齐 Ø 集成的 2 英寸滤光片支架   部分实验结果：图1  FTO玻璃上的铁酸铋(BiFeO3)制作原理图。(a)在FTO玻璃上沉积非晶态BiFeOy纳米颗粒。(b)将非晶BiFeOy在550°C退火处理成铁酸铋(BiFeO3)。(c) TiO2原子层沉积、700℃退火。(d) CoOx光辅助电沉积成TiO2修饰的铁酸铋(BiFeO3)光电阳极。 图2  (a)无定形的BiFeOy纳米结构。(b)结晶的BiFeO3在550°C和700°C退火煅烧后结构。(C) BiFeO3涂在二氧化钛覆盖物上。(d)经修饰的BiFeO3光辅助 CoOx电沉积。图3  (a)多种铁酸铋(BiFeO3)光阳极在黑暗中的电流密度-电位曲线(虚线)和1sun太阳辐照AM1.5G下(实线)。(b)黑暗条件下1KHz收集的莫特-肖特曲线图。(c)1sun太阳辐照AM1.5G下等效电路的模拟曲线。(d)实时测试的光电流曲线图。所有的测试都是在1 M氢氧化钠溶液下进行。 总结：Antonio Tricoli课题组采用火焰喷雾热解法制备了铁酸铋(BiFeO3)光阳极，这是一种快速、可扩展的制备技术，生产速度不局限于每小时几公斤。实验证明，经修饰的铁酸铋(BiFeO3)光阳极不受其电荷分离效率和表面动力学的不利限制。 更多产品信息欢迎联系森泉光电J [1]Antonio Tricoli, Alexandr N. Simonov, Joel W. Ager, et al. 2020. Enhancement of the photoelectrochemical water splitting by perovskite BiFeO3 via interfacial engineering. Sol. Energy 202, 198–203.[2]Abdalla, A., Khan, I., Sohail, M., Qurashi, A., 2019. Au/Ga2O3/ZnO heterostructure norods arrays for effective photoelectrochemical water splitting. Sol. Energy 181, 333–338.[3]Ali, S., Khan, I., Khan, S.A., Sohail, M., Yamani, Z.H., Morsy, M.A., Qamaruddin, M., 2017. Plasmon aided (BiVO4)x–(TiO2)1–x ternary nanocomposites for efficient solar water splitting. Sol. Energy 155, 770–780.[4]Basu, S.R., Martin, L.W., Chu, Y.H., Gajek, M., Ramesh, R., Rai, R.C., Xu, X., Musfeldt, J.L., 2008. Photoconductivity in BiFeO3 thin films. Appl. Phys. Lett. 92, 091905.