2020/05/20 11:34
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【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 | 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 | 1.0 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 60904-9 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±1.0 | 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:
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.
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