Chemical synthesis of p-type nanocrystalline copper selenide thin films for heterojunction solar cells

Nanocrystalline thin films of copper selenide have been grown on glass and tin doped-indium oxide substrates using chemical method. At ambient temperature, golden films have been synthesized and annealed at 200 °C for 1 h and were examined for their structural, surface morphological and optical properties by means of X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy and UV-vis spectrophotometry techniques, respectively. Cu_2−xSe phase was confirmed by XRD pattern and spherical grains of 30 ± 4 - 40 ± 4 nm in size aggregated over about 130 ± 10 nm islands were seen by SEM images. Effect of annealing on crystallinity improvement, band edge shift and photoelectrochemical performance (under 80 mW/cm² light intensity and in lithium iodide electrolyte) has been studied and reported. Observed p-type electrical conductivity in copper selenide thin films make it a suitable candidate for heterojunction solar cells.     

n型砷化镓微区光电化学腐蚀过程

在n-GaAs电解液界面,用聚焦He-Ne激光照射, 使n-GaAs表面发生微区光电化学腐蚀, 用计算机控制步进马达, 使试样在X-Y二维方向扫描移动, 能在晶片上得到刻蚀点直径2 μm的刻蚀图案. 研究了激光相对光强, KOH、H_2SO_4、KCl等刻蚀剡的浓度, 光腐蚀的时间, 电极电位等因素对腐蚀点的直径和深度的影响, 通过实验数据找出腐蚀过程的规律, 并用光电化学原理进行解释.     

四磺酸基酞菁锌在水和非水溶剂中的电化学性质研究

在非水溶剂（二甲基亚砜（ＤＭＳＯ）及Ｎ,Ｎ＿二甲基甲酰胺（ＤＭＦ））中的伏安曲线．呈现三对电流峰,表明存在三个可逆或准可逆酞菁配体的单电子转移过程,而在水溶液中则不呈现准可逆行为,且波形改变很大．此外,还比较了四磺酸基酞菁锌的水溶液在自然光和红光（６００～７００ｎｍ）照射下的循环伏安曲线,其氧化还原峰的数目和峰电位基本不变,但在红光照射下比自然光照射下的峰电流明显增大．     

Photoelectrochemical behavior of coupled SnO2|CdSe nanocrystalline semiconductor films

A photoelectrochemical cell with a coupled SnO₂|CdSe nanocrystalline semiconductor electrode has been prepared by sequential deposition of SnO₂ and CdSe films onto an optically transparent electrode (OTE), and its photoelectrochemical behavior has been studied. The results show that the coupling of CdSe with SnO₂ leads to an improvement in the performance of OTE|SnO₂|CdSe over OTE|CdSe cells in terms of increased incident photon-to-current conversion efficiency, increased stability and smaller reversal of current. The favorable positioning of the energy bands of SnO₂ and CdSe is responsible for the above observations. Various photoelectrochemical parameters of the OTE|SnO₂|CdSe cell obtained for an incident light power of 0.31 mW cm⁻² at 470nm, are as follows: I_sc ≈ 25–30 μA cm⁻², V_oc ≈ 0.5–0.6 V, ƒƒ = 0.47 and a power conversion efficiency of about 2.25%.     

光电解水制氢耦合生物质醇/醛氧化的研究进展

生物质醇/醛是一类重要的生物基平台化合物, 通过催化氧化重整可将其进一步转化为高值含氧化学品或燃料. 太阳能驱动的光电催化技术是实现生物质醇/醛氧化最为绿色高效的途径之一. 与传统光电解水制氢相比, 利用生物质醇/醛氧化来替代阳极析氧过程不仅可以提高阳极产物的附加值, 同时可以提升太阳能到氢能的转化效率. 因此, 光电解水制氢耦合生物质醇/醛氧化对绿氢提效降本和高值化学品合成具有重要意义. 本文综合评述了光电解水制氢耦合生物质醇/醛的氧化反应机理, 总结了目前光电催化技术在生物质醇/醛氧化方面的研究进展, 最后对该领域所面临的机遇和挑战进行了展望.     

在FTO导电玻璃上电化学沉积高效可见光光电化学分解水Cu2O/g-C3N4异质结膜

近几十年来,光电化学分解水制氢作为一种洁净的、能持续利用太阳能的技术受到极大关注.在众多光催化材料中,p型半导体氧化亚铜(Cu2O)被认为是最有前途的可见光光电分解水材料之一.理论上,它的光能转换为氢能的效率可达到18.7%.然而,目前所报道的Cu2O光转换效率远远低于此值;同时,纯Cu2O在光照条件下的稳定性较差.研究表明,Cu2O与其它半导体复合可以增强其光电转换效率和提高稳定性.如Cu2O和能带匹配的石墨相氮化碳(g-C3N4)复合后,光催化性能和稳定性都有较大提高.但目前所报道的Cu2O/g-C3N4复合物几乎都是粉末状催化剂,不便于回收和重复使用.本文首先采用电化学方法在FTO导电玻璃上沉积Cu2O薄膜,采用溶胶凝胶法制备g-C3N4纳米颗粒材料,然后采用电化学法在Cu2O薄膜表面沉积一层g-C3N4纳米颗粒,得到了Cu2O/g-C3N4异质结膜.分别利用X射线粉末衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见光谱(UV-Vis)和光电化学分解水实验分析了Cu2O/g-C3N4异质结的组成结构、表面形貌、光吸收性能及催化剂活性和稳定性.XRD和HRTEM表征显示,本文成功合成了Cu2O/g-C3N4异质结材料,SEM图表明g-C3N4纳米颗粒在Cu2O表面分布均匀,大小均一.可见光光电化学分解水结果显示,异质结薄膜的光电化学性能比纯的Cu2O和g-C3N4薄膜材料有极大提高.当在Cu2O表面沉积g-C3N4的时间为15 s时,得到样品Cu2O/g-C3N4-15异质结膜,其在–0.4 V和可见光照射条件下,光电流密度达到了–1.38 mA/cm2,分别是纯Cu2O和g-C3N4薄膜材料的19.7和6.3倍.产氢速率也达到了0.48 mL h–1 cm–2,且产氢和产氧的速率之比约为2,说明此异质结材料在可见光作用下能全分解水.经过三次循环实验,光电化学分解水的效率仅降低10.8%,表明该材料具有良好的稳定性.根据UV-Vis表征和光电化学性能对比,Cu2O/g-C3N4-15的光电性能最好,但其光吸收性能并不是最好,说明光电化学性能与光吸收不是成正比关系,主要是由于Cu2O和g-C3N4两个半导体相互起到了协同作用.机理分析表明,Cu2O/g-C3N4异质结薄膜在光照下,由于两者能带匹配,Cu2O的光生电子从其导带转移到g-C3N4的导带上,g-C3N4价带上的空隙转移到Cu2O的价带上,从而降低了光生电子和空隙的复合,提高了其光催化性能.由于g-C3N4的导带位置高于H2O(或H+)还原为H2的电势,Cu2O的价带位置低于H2O(或OH–)还原为O2的电势,所以在外加–0.4 V偏压和可见光照射条件下,Cu2O/g-C3N4能全分解水,光生载流子越多,光电化学分解水的速率越大.综上所述,在Cu2O薄膜上沉积g-C3N4后得到的异质结薄膜具有高效的光能转换为氢能性能.     

石墨烯氧化物薄膜电极的光电化学特性

采用浸渍-提拉法制备了一系列石墨烯氧化物(GO)薄膜,并通过X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),傅里叶变换红外光谱,紫外-可见吸收光谱和光电化学测量等技术对样品进行了表征.在GO电极上观察到阴极光电流,且光电流密度受薄膜的厚度影响.GO薄膜电极厚度为27nm时,光电流密度为0.25μA·cm-2.此外,GO电极的光电响应还受紫外光照影响,随着紫外光照时间的延长,阴极光电流逐渐减小.该工作提供了简便的通过控制薄膜厚度或紫外光照时间来控制GO薄膜半导体光电化学性能的方法.     

金属基底上吡咯光电化学聚合的研究

近年来,国内外对聚吡咯已进行广泛的研究,主要内容包括:电化学聚合,机理与结构表征,电化学氧化还原性质,聚吡咯的化学修饰。最近报导了半导体上吡咯的光电化学聚合。我们在低于吡咯电聚合电位下观察到聚吡咯的Raman讯号。本文研究在中性溶液中金属基底上吡咯的光电化学聚合,以及光源波长、强度和介质等因素的影响。