太阳能光电化学转换中的几个问题

自1972年本多等用n-TiO_2光阳极进行光助电解水以来,以半导体电极为吸光体的太阳能光电化学转换的研究工作蓬勃兴起,国内自1978年开始,也开展了这一新领域的工作。本文仅就半导体电极的研究趋向、多晶与单晶电极的特点、半导体液结的稳定性、金属薄层对半导体的保护、异结电极的能带匹配等,结合我们对半导体硅的研究加以综述。     

具有金属薄层的p-Si阴极在碱溶液中的光电化学性能

本文用循环伏安曲线和恒电位极化方法考察了具有金属薄层的p型单晶外延硅(p⁺/p-Si)阴极在碱溶液中的光电化学性能。结果表明,镀有钨-镍合金层的p⁺/p-Si阴极和镀有钯的p⁺/p-Si阴极,使氢析出的光电流明显增加。前者的电位比光电流达到相同值的空白p⁺/p-Si电极向正方移动了0.3V以上,后者移动0.25V。同时对p型外延硅(p⁺/p-Si)阴极比p型单晶硅(p-Si)阴极光响应较大的实验结果作了初步解释。扫描电镜结果显示,钨-镍合金沉积层是由许多不连续的“团块”构成的,而不是连续层。     

外延p-Si中的高-低结对光电化学转换效率的影响

本文采用p⁺/p-Si作为光阴极进行了光电化学电池和光助析氢电池的研究,光转换效率分别达到了7.4%(V^2+/3+电对)和7.8%(Co—W修饰),并讨论了导致高效率的原因,强调了高-低结对于改善半导体光电极性能的重要性。     

H2SO4溶液中F-离子对Pb及Pb-Sb电极表面膜影响的研究

Pb-Sb板栅的耐腐蚀性能是影响铅蓄电池寿命的重要原因之一。关于不同Pb合金电极的研究已有不少工作。关于H₂SO₄溶液中添加剂的研究,除H₃PO₄以外,其它一些添加剂的研究不多。鉴于F^-离子的特殊性,我们研究了电解液中F^-离子对Pb、Pb-Sb电极的影响。     

用半导体高-低结概念对氧化银(Ⅱ)阴极过程所作的一种新解释

在半导体中, 由于掺杂水平的不同, 在同种导电类型的半导体之间会形成一种被称为高-低结的势垒, 也会象p-n结一样表现出一定程度的整流特性。由于这一势垒的存在, 半导体中载流子的运动受到一个附加电场的作用, 它们的运动规律与没有高-低结时相比有所不同, 因此造成这种半导体电性质比较特殊。如带有高-低结的p~+/p-Si光阴极具有良好的光电转换性能~[1], 效率较高。在一些电极反应过程中, 由于反应中间物质的形成也会构成一定程度的高-低结。本文首次将半导体固结的概念引入电化学, 研究了AgO电极的放电过程。用高-低结机理满意地解释了一些现行理论所不能解释的现象。     

示波极谱研究Ⅰ.——Randles-Sevcik公式之验证

(1)以单波法及多波法验证Randles-Sevcik示波极谱理论公式之i_p～c及i_p～α~(1/2)关系,多波法用Delahay线路,单波法则用简化线路。单波法之结果,对亚铊离子在m氯化钠中,在2×10~(-4)～1×10~(-5)m浓度,α~(1/2)为1及4伏特/秒,实测结果和理论符合。镉离子在m氯化钠中,实测结果与理论有偏差,偏差随浓度及α~(1/2)加大而加大。多波法之i_p实测值高于单波法。 (2)在计算理论曲线时,作者肯定Sevcik之系数过低而采用Randles数值。亚铊离子于m氯化钠中之扩散系数D,采用极谱法测得之数值15.0×10~(-6)而不用无限稀时之D值(20.0×10~(-6))。 (3)在α~(1/2)低于2伏特/秒时,可用画水平线法扣除电容电流。在高α时各种扣除电容电流方法所得结果不同,影响结果之可靠性。 (4)电解池线路上之iR降使加在滴汞电极上之α改变。这种改变使实测i_p值偏低。作者曾作初步近似修正,结果说明α及浓度大时,镉离子实测数据对理论的偏差的一部分可能是由于iR降的作用。     

在双层金属修饰的n~+/p-Si光阳极上的催化析氧

n-Si光阳极极化时,很容易生成绝缘的SiO_2层,导致光钝化。Bard A.J.和NozikA.J.等用导电的聚吡咯膜和聚苯胺膜保护后,n-Si光阳极在许多氧化-还原电对的溶液中,稳定性得到改进,但膜容易氧化,仍不能进行水的光氧化反应。本文报导在n~+/p-Si片上,先溅射40左右的铂层,再电镀一薄层钨-镍合金后,光阳极可具有较高和较稳定的析氧速度。     

H_2SO_4溶液中F~-离子对Pb及Pb-Sb电极表面膜影响的研究

Pb-Sb板栅的耐腐蚀性能是影响铅蓄电池寿命的重要原因之一。关于不同Pb合金电极的研究已有不少工作。关于H_2SO_4溶液中添加剂的研究,除H_3PO_4以外,其它一些添加剂的研究不多。鉴于F~-离子的特殊性,我们研究了电解液中F~-离子对Pb、Pb-Sb电极的影响。     

在NiCo2O4电极和Nd0.8Sr0.2CoO3电极上氧析出反应的研究

本文用稳态法测定了塔费尔斜率、OH^-离子的表观反应级数和表观活化能,着重分析了线性电位扫描图及该反应的暂态特性。提出了在该电极上氧气析出反应的初步机理。     

在双层金属修饰的n+/p-Si光阳极上的催化析氧

The modified n~+/p-Si photoanode had been prepared by ion sputtering first with thickness of 4.0 nm platinum and then by electroplating a thin W-Ni alloy film. It was found that when this photoanode was illuminated with anodic bias (at 1.0 V vs. 1N HgO electrode) under cyclic voltammetric conditions, the photocurrent density might reach 46.4 mA cm~(-2). It was clear that W-Ni film appeared an excellent catalytic action for oxygen evolution. The surface of n~+/p-Si photoanode modified by double metal films had also been studied using methods of scanning electron microscopy and x-ray photoelectron spectro-scopy.