李嚴波教授團隊Nature Communications最新研究成果

主要內容

先進的界面修飾工程不僅可以提高器件的光電轉換效率，還可以提高器件的穩定性。文中對Ta₃N₅薄膜光陽極的Ta₃N₅/電解液界面和Ta₃N₅/背電極界面同時進行界面修飾，大幅提高光電轉換效率，同時實現了較長時間的穩定光電催化。本文使用“一步高溫氮化法"，將電子束蒸發和原子層沉積兩種方法相結合，制備了“三明治結構"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。本文通過電化學測試表明，這種界面修飾方法減少了由于表面態缺陷引起的費米能級釘扎作用，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產氧助催化劑相結合，In：GaN/Ta₃N₅/Mg：GaN薄膜光陽極光電轉換效率達到了3.46%，最高光電轉化效率！

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，強度校準為 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

技術參數：

氙燈功率：150W

有效照射面積：40mm*40mm

光譜不匹配性：＜±25%   AM1.5G  *

光強不穩定性：＜1%   *

光強不均勻性：＜2%   *

氙燈壽命：2000小時

快門控制器：Twin time全自動控制