李严波教授团队NatureCommunications最新研究成果
时间：2022-03-03 阅读：1379
电子科技大学李严波教授团队在Nature Communications（自然-通讯）期刊上发表了最新研究成果“Interface engineering of Ta3N5 thin film photoanode for highly efficient photoelectrochemical water splitting”。
团队通过对氮化钽(Ta3N5)薄膜进行界面修饰，并将这种高效的界面修饰方法与NiCoFe-Bi产氧助催化剂相结合，In：GaN/Ta3N5/Mg：GaN薄膜光阳极光电转换效率达到了3.46%，最高光电转化效率。其中我公司代理的XES-40S3-TT光催化专用AA*太阳光模拟器在研究过程中提供了有效的帮助。
主要内容
先进的界面修饰工程不仅可以提高器件的光电转换效率，还可以提高器件的稳定性。文中对Ta3N5薄膜光阳极的Ta3N5/电解液界面和Ta3N5/背电极界面同时进行界面修饰，大幅提高光电转换效率，同时实现了较长时间的稳定光电催化。本文使用“一步高温氮化法”，将电子束蒸发和原子层沉积两种方法相结合，制备了“三明治结构”的薄膜光阳极In：GaN/Ta3N5/Mg：GaN。
In:GaN/TTa3N5/Mg:GaN薄膜光阳极的制备流程示意图
本文通过PL测试表明，Mg：GaN和In：GaN层可以起到表面钝化作用，降低Ta3N5薄膜中的缺陷浓度。本文通过电化学测试表明，这种界面修饰方法减少了由于表面态缺陷引起的费米能级钉扎作用，降低了光阳极器件的起始电位。最后将这种高效的界面修饰方法与NiCoFe-Bi产氧助催化剂相结合，In：GaN/Ta3N5/Mg：GaN薄膜光阳极光电转换效率达到了3.46%，最高光电转化效率！
In:GaN和Mg:GaN层在In:GaN/Ta3N5/Mg:GaN薄膜中的作用
文中提到使用太阳光模拟器（SAN-EI ELECTRIC，XES-40S3-TT）模拟阳光，强度校准为 100 mW cm-2 (AM1.5 G) ，既用于样品长时间沉积，又用于PEC测试。
XES-40S3-TT光催化专用AA*太阳光模拟器
技术参数：
氙灯功率：150W
有效照射面积：40mm*40mm
光谱不匹配性：＜±25% AM1.5G *
光强不稳定性：＜1% *
光强不均匀性：＜2% *
氙灯寿命：2000小时
快门控制器：Twin time全自动控制