入射单色光-电子转化效率IPCE，光电催化系列基础知识5

本篇文章将讲解知识点5：入射单色光-电子转化效率IPCE

光电催化系列知识点

入射单色光-电子转化效率IPCE

入射单色光-电子转化效率（Incident Monochromatic Photon-Electron Conversion Efficiency，IPCE）定义为流经闭合电路中的电子数与入射单色光的光电子数的比值，用来评价不同波长下的光电转化效率，是评价光电极光电化学性能的重要指标之一。

由于半导体材料对不同波长的入射光具有不同的响应，因此，测量光电极的IPCE对评估光电极对单色光光子的利用率会更加精确，进而在改进光电极提升其光电化学性能上更具针对性^[1]。

IPCE计算公式如下^[2]：

j_ph：光电流密度（mA·cm^-2），通过计时电流法（恒电位）测得

h：普朗克常量（6.62×10^-34 J·s）

c：光速（3.0×10⁸ m·s^-1）

e：单个电子所携带的电量（1.6×10^-19 C）

P_mono：单色光的光功率密度（mW·cm^-2）

λ：单色光波长

简化后可表示为公示（2）^[1]：

j_p：光电流密度（mA·cm^-2）

j_d：暗电流密度（mA·cm^-2）

λ：入射单色光波长（nm）

P_in：光电极受到的光功率密度（mW·cm^-2）

光电极的光电流密度越大，IPCE值越高，可以通过改善光电极材料的电荷分离和收集效率，进一步提升光电极的光电流密度，从而提高IPCE数值。

泊菲莱科技PL-PES光谱光电系统可实现以入射光的波长为函数，在紫外、可见、近红外波长范围，自动表征测量半导体材料的光电流、光伏等光电性能参数，可与开尔文探针、电导探针等测试设备联用，可以控制输出光波长、光照射时间、与电化学工作站同步工作。PL-PES光谱光电系统主要应用于不同外加电压条件、不同光照波长、不同光强和不同电压及光照强度扫描下的光电流测试和特定光照波长下的开路电位测试等。

Fig.1 a)PL-PES光谱光电系统; b) IPCE曲线及光电流/电压行为谱

Fig. 2. a) IPCE at 0 V vs. Ag/AgCl^[3]; b) IPCE at 1.2 V vs. Ag/AgCl^[4]; c)IPCE ^[5]; d) IPCE at 1.2 VRHE; e) band gaps from photocurrent measurements^[6]；f) IPCEs at 0.6 and 1.2 VRHE, respectively^[7]

参考文献

[1] 张纹. BiVO₄-Cu₂O串联光电解池催化分解水性能研究[D]. 西安：西北大学. 2021: 9.

[2] Chen Zhebo, Deutsch Todd G., Jaramillo Thomas F.* et al., Accelerating materials development for photoelectrochemical hydrogen production: Standards for methods, definitions, and reporting protocols[J]. Journal of Materials Research, 2010, 25, 3.

[3] Kamalesh Debnath, Tanmoy Majumder, Suvra Prakash Mondal*, Highly luminescent nitrogen doped graphene quantum dots sensitized TiO₂ nanorod arrays for enhanced photoelectrochemical performance[J]. Journal of Electroanalytical Chemistry, 2022, 909: 116150.

[4] Zhang Hongwen, Zhang Shuncong*, Long Jinlin*, et al., The Hole-Tunneling Heterojunction of Hematite-Based Photoanodes Accelerates Photosynthetic Reaction[J]. Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60:16009.

[5] Li Jinglin, Cao Haijie*, Jiao Zhengbo*, et al., The significant role of the chemically bonded interfaces in BiVO₄/ZnO heterostructures for photoelectrochemical water splitting[J]. Applied Catalysis B: Environmental, 2021, 285: 119833.

[6] Gao Ruiting, Su Yiguo*, Wang Lei*, et al. Ultrastable and high-performance seawater-based photoelectrolysis system for solar hydrogen generation[J]. Applied Catalysis B: Environmental, 2022, 304:120883.

[7] Wang Ying, Liu Deyu*, Kuang Yongbo*, et al., General in situ photoactivation route with IPCE over 80% toward CdS photoanodes for photoelectrochemical applications[J]. Small, 2021, 17: 2104307.

1

END

1

推荐阅读

北京泊菲莱科技有限公司创立于2006年，是集研发、生产、销售、服务于一体的国家级高新技术企业，致力于开发智能化、高精度、高性能的高科技设备企业。泊菲莱科技拥有多种自主知识产权，现已应用于新能源、药物合成、精细化工等各类科研领域，在立足于国内市场的同时，多款产品也远销海外。泊菲莱科技荣获国家级高新技术企业、中关村高新技术企业、2020年北京市第一批“专精特新”企业等称号，企业通过ISO9001质量管理体系认证，符合GB/T27922-2011《商品售后服务评价体系》五星级标准。
     泊菲莱科技不仅拥有雄厚的研发实力，也一直秉持着“以客户为中心”的服务理念和“创见、实干、卓越”的企业精神，作为科技型高新企业，积极创导各类光源的尖端科技，不断革新，不断挑战，以卓越创新的进取精神，推动自身的不断成长和壮大。

（谢谢）喜欢的话，点一下“在看”哦↓↓