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【应用速递】Newport 94011A太阳光模拟器用于光水解研究
发布时间:2020-06-04   点击次数:158次

【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)。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

  • 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BiFeOy550°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TiO2修饰的铁酸铋(BiFeO3)光电阳极。

 


 

2  (a)无定形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涂二氧化钛覆盖物上。(d)经修饰的BiFeO3光辅助 CoOx电沉积。

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不利限制。

 

[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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