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電子科技大學(xué)李嚴(yán)波教授團(tuán)隊在Nature Communications（自然-通訊）期刊上發(fā)表了最新研究成果“Interface engineering of Ta3N5 thin film photoanode for highly efficient photoelectrochemical water splitting"。
團(tuán)隊通過對氮化鉭(Ta3N5)薄膜進(jìn)行界面修飾，并將這種高效的界面修飾方法與NiCoFe-Bi產(chǎn)氧助催化劑相結(jié)合，In：GaN/Ta3N5/Mg：GaN薄膜光陽極光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了3.46%，最高光電轉(zhuǎn)化效率。其中我公司代理的XES-40S3-TT光催化專用AA*太陽光模擬器在研究過程中提供了有效的幫助。
主要內(nèi)容
先進(jìn)的界面修飾工程不僅可以提高器件的光電轉(zhuǎn)換效率，還可以提高器件的穩(wěn)定性。文中對Ta3N5薄膜光陽極的Ta3N5/電解液界面和Ta3N5/背電極界面同時進(jìn)行界面修飾，大幅提高光電轉(zhuǎn)換效率，同時實現(xiàn)了較長時間的穩(wěn)定光電催化。本文使用“一步高溫氮化法"，將電子束蒸發(fā)和原子層沉積兩種方法相結(jié)合，制備了“三明治結(jié)構(gòu)"的薄膜光陽極In：GaN/Ta3N5/Mg：GaN。
In:GaN/TTa3N5/Mg:GaN薄膜光陽極的制備流程示意圖
本文通過PL測試表明，Mg：GaN和In：GaN層可以起到表面鈍化作用，降低Ta3N5薄膜中的缺陷濃度。本文通過電化學(xué)測試表明，這種界面修飾方法減少了由于表面態(tài)缺陷引起的費(fèi)米能級釘扎作用，降低了光陽極器件的起始電位。最后將這種高效的界面修飾方法與NiCoFe-Bi產(chǎn)氧助催化劑相結(jié)合，In：GaN/Ta3N5/Mg：GaN薄膜光陽極光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了3.46%，最高光電轉(zhuǎn)化效率！
In:GaN和Mg:GaN層在In:GaN/Ta3N5/Mg:GaN薄膜中的作用
文中提到使用太陽光模擬器（SAN-EI ELECTRIC，XES-40S3-TT）模擬陽光，強(qiáng)度校準(zhǔn)為 100 mW cm-2 (AM1.5 G) ，既用于樣品長時間沉積，又用于PEC測試。
XES-40S3-TT光催化專用AA*太陽光模擬器
技術(shù)參數(shù)：
氙燈功率：150W
有效照射面積：40mm*40mm
光譜不匹配性：＜±25% AM1.5G *
光強(qiáng)不穩(wěn)定性：＜1% *
光強(qiáng)不均勻性：＜2% *
氙燈壽命：2000小時
快門控制器：Twin time全自動控制
