SrTiO3αFe2O3异质结光阳极光电转换性能.pdfVIP

第28卷第2期 发 光 学 报 V01．28No．2 2007年4月 CHINESE OFLUMINESCENCE JOURNAL Apr．，2007 文章编号：1000-7032(2007)02-0277-05 03异质结光阳极光电转换性能 SrTi03／et-Fe2 王耀明1，罗文俊2，欧阳述昕2，李朝升1’2…，于涛1’外，邹志刚1’3 (1．南京大学物理系环境材料与再生能源研究中心；2．南京大学材料科学与工程系； 3．南京大学固体微结构物理国家重点实验室，江苏南京210093) 摘要：作为一类重要的光电极材料，d．Fe：O，在太阳能转化方面有着潜在的应用前景。但是，光生电子空穴 对的再复合导致Ot．Fe：O，的光电量子产率很低。为了抑制光生电子空穴对的再复合，提高d-Fe：O，的光电量 极，并对该光电极进行了XRD、SEM、紫外一可见透射光谱的表征。在三电极光电化学测试系统中对薄膜的光 tocurrent 电流一电压特性、入射光子电流转化效率(Incidentphoton Ot．Fe，O，各自的光电流及IPCE值，这与理论预测的结论一致。 关键词：异质结；光电极；光电化学电池；光电流；入射光子电流转化效率 PACC：8630K 中囱分类号：0472．8 文献标识码：A 的光电极称为光阳极。用于光电化学电池中光电 1 引 言 极研究的材料有：si、氧化物半导体(TiO：、ZnO、 随着能源需求的日益增长，化石能源的储备 已经不足以维持人类未来的生存与发展，因而人 们致力于寻求化石能源的替代能源。太阳能作为 可再生的绿色能源受到了人们的青睐。目前利用 等。其中窄禁带半导体(E。≤2．0eV)可获得较 太阳能的主要途径是利用太阳能生成电能或氢 高的光电转换效率，但通常较易出现光腐蚀现象； 能¨。这需要光伏器件(PV)或光电化学电池宽禁带半导体(E。／3．0eV)有良好的稳定性，但 对太阳能的吸收效率低。在上述的光电极材料 (PEC)作为转化太阳能的载体。光伏器件是基于 无机固态材料之间形成的固态结，以硅为代表，这 中，仅一Fe：O，材料的地球储量丰富、成本低廉，并 类器件虽然具有很高的效率，但工艺复杂，原材料 具有带隙窄(2。1eV)、能吸收可见光、在水溶液 短缺，成本高。为了降低成本，人们将目光投向了 中稳定的特性，是一种重要的光电极材料。但是， 制备工艺简单的光电化学电池。对该系统而言， Ot—Fe：O，的光电量子产率很低∞j。一般而言，低 制备出在水溶液中稳定的、能吸收太阳光中可见 的空穴迁移率导致光生电子空穴对的再复合、缺 光光谱的高效光电极是亟待解决的关键问题 失氧的铁位对电子的俘获导致了Ot—Fe：O，光电极 之一[21。 的低电导和低量子产率Hj。 在光照条件下，PEC器件中的工作电极(阴 为了抑制Ot—Fe：O，光电极光生电子空穴对的 极或阳极)能产生光伏效应，通常称之为光电极， 它们一般是半导体或导电聚合物薄膜；若在工作 极，并讨论了该异质结光电极的光学吸收及光电 电极上的外加偏压为正时，光伏效应增强，则这样 化学性能。 收稿日期：2006-08-05；修订日期：2006-08-21 启动基金(2005383)资助项目 作者简介：王耀明(1984一)，男，江苏淮安人，在读硕士研究