測量技術(shù)為太陽能燃料半導(dǎo)體提供了新的視角

來源：Tech Xplore

半透明金黃色開爾文探針測量與電極和水溶液接觸的發(fā)光半導(dǎo)體薄膜的光電壓。光電壓可以是正的或負(fù)的，取決于電荷傳輸?shù)姆较颉?/p>

科學(xué)家們正在推進使用半導(dǎo)體將陽光轉(zhuǎn)化為可再生能源。在太陽能電池中，半導(dǎo)體將陽光轉(zhuǎn)化為電能。當(dāng)與水直接接觸時，半導(dǎo)體可以利用陽光將水轉(zhuǎn)化為氫氣（一種無碳燃料）。半導(dǎo)體的能量輸出由其光電壓給出。

現(xiàn)在，來自加州大學(xué)戴維斯分校和德國馬丁路德大學(xué)的研究人員開發(fā)出了一種定量測量這種光電壓的新技術(shù)。測量光電壓對于找到利用陽光和水制造燃料的最佳條件至關(guān)重要。

研究結(jié)果發(fā)表在《能源與環(huán)境科學(xué)》雜志上。

研究人員可以使用連接電池和測量設(shè)備的電線輕松測量太陽能電池的電能輸出。然而，在與水接觸的太陽能燃料電極中很難測量這種能量輸出。這是因為純水不導(dǎo)電，阻礙了研究人員觀察光電壓。

在這里，該團隊展示了這種太陽能燃料電極的光電壓可以通過非接觸方式測量。他們通過使用所謂的金黃色開爾文探針來實現(xiàn)這一點，該探針懸停在發(fā)光設(shè)備上并通過空間獲取信息。

在這項研究中，科學(xué)家對釩酸鉍（一種用于水氧化的半導(dǎo)體）和硒化銅鎵（一種用于從水中產(chǎn)生氫氣的半導(dǎo)體）進行了非接觸式光電壓測量。他們用水溶液和玻璃顯微鏡載玻片覆蓋半導(dǎo)體，并將載玻片放置在開爾文探針下方。

研究人員發(fā)現(xiàn)，光電壓不僅取決于半導(dǎo)體，還取決于光的顏色（光子能量）、光強度以及水溶液的化學(xué)性質(zhì)。這些信息使科學(xué)家能夠確定將太陽能直接轉(zhuǎn)化為氫氣和其他燃料的最佳條件。

審核編輯 黃宇