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经验分享 | 光电化学OER,HER测试陕西毅杰手把手教你做IV曲线测量
加入日期:2023-09-22 20:45:41     字体大小:       

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光电化学测试是一种通过利用光照射和电化学反应来研究材料的电化学性质和行为的实验技术。光电化学测试可以用于研究光催化材料、电化学储能材料、太阳能电池、传感器、电解质等领域。这些项目可以帮助研究光电化学材料的性质和行为,以下是光电化学测试可能包括的一些常见测试项目及其参数设置(以chi660E电化学工作站为例):

1.光电流-电压(I-V)曲线测量:这是最基本的光电化学测试之一,用于测量材料在不同光照条件下的电流和电压响应。通过绘制I-V曲线,可以确定材料的光电性能,包括光电流密度、开路电压和短路电流等。选择LSV-Linear Sweep Voltammetry技术,设置参数页面如下:

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其中,

Init E(V)设置初始电位,

Final E(V)设置终止电位,

Scan Rate(V/s)设置扫描速率,

Sample Interval(V)设置采样间隔,

Quiet Time(sec)设置静置时间,

Sensitivity(A/V)设置数据灵敏度。

其中初始电位和终止电位可以按照自己实验要求进行测量,必要时参考相关文献;扫描速率不推荐设置较高,光电测试时建议低于20mV/s,电化学OERHER等相关测试建议在1-5mV/s,这样可以测得比较可靠的稳态数据。采样间隔默认即可,当设置的过于低时,所采集的数据量过大,仪器会提醒,这时可将采样间隔上调。静置时间可按需调节,当样品的OCP变化较大时,可适当延长静置时间达到稳态。最重要的一定要关注灵敏度,当所设置的灵敏度过低,样品产生的光电流信号超出范围时,仪器会提示Over Flow,此时应该将灵敏度调整至同样的数量级甚至更高一级的数量级,保证数据可读。

光电流-电压(I-V)曲线测量可以提供许多有用的信息,包括:

1)光生电流密度(JphI-V曲线的斜率在光照条件下可以提供光生电流密度的信息,即从材料中产生的电流密度。这是评估光电化学器件性能的关键指标之一。

2)开路电压(Voc):I-V曲线上,开路电压是电流为零时的电压值。它表示在无外部负载电阻的情况下,光生电子和空穴的电压差。V_oc是一个重要的性能参数,用于评估器件的光电压。

3)短路电流(Isc):I-V曲线上,短路电流是电压为零时的电流值。它表示在电流最大的情况下,即电压降至零时,光电流的强度。I_sc也是评估器件性能的关键指标之一。

4)填充因子(FF):填充因子是一个无量纲参数,表示I-V曲线下面积与一个矩形区域下面积之比。它用于评估器件的电流输出与电压输入之间的匹配程度,从而衡量了器件的效率。填充因子越接近1,表示器件性能越好。

5)光伏效率(η):光伏效率是评估光电化学器件性能的最终指标,它表示光能转化为电能的效率。它可以通过下式计算:

η = (Jph * Voc * FF) / Pin

其中,Jph是光生电流密度,Voc是开路电压,FF是填充因子,Pin是入射光功率。光伏效率是一个综合性指标,用于确定器件的总体性能。

通过分析I-V曲线,研究人员可以了解材料或光电化学器件的性能,包括光生电流、电压、效率和匹配度等关键参数。这些信息对于光伏电池、光催化材料、光电化学传感器等应用的研究和优化非常重要。

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