Электрохимия полупроводников. Батенков В.А. - 149 стр.

     Значения Iкз и Uхх можно легко измерить и можно вычислить по уравнениям:
     Iкз = (1 – l) Pф ηv S е/(hν),                                              (4.70)
     Uхх = – (RT / F) ln [1 +(Iф / Ilo)],                                                (4.71)
где l – доля потерь света (см. уравнение (30)); ηhv – квантовая эффективность света; S – площадь.
     Iф = Iкз [1 – exp (–αL±)/(1 + αLp)];                                                (4.72)
     Ilo = Iнасыщ = SA*T 2 exp (–eϕb / kT).                                              (4.73)
     Фактор заполнения определяют по зависимости тока от напряжения ячейки при задан-
ном значении внешнего сопротивления. Он составляет: 1.00, 0.77, 0.57, 0.27, 0.14 при после-
довательном сопротивлении цепи ячейки R, равном 0, 1, 2, 5, 10 Ом [43].
      Пути повышения эффективности ФЭХЭ.
      Они связаны с выбором материала электродов и состава электролита.
      Требования к полупроводниковому электроду: 1) оптимальная ширина запрещённой
зоны (1 2 эВ), соответствующая в солнечном спектре диапазону энергий фотонов с макси-
мальной интенсивностью излучения (1.5 3 эВ); 2) хорошее поглощение света в полупро-
воднике, т. е. большое значение коэффициента поглощения α; 3) умеренная концентрация
легирующей примеси, чтобы выполнялось условие: L± много больше (1/α). Соблюдение этих
требований позволяет получить максимальное значение квантовой эффективности преобра-
зования света в фототок ηhv – до 40 60%. Наилучшим образом этим требованиям удовле-
творяют GaAs (1.42), MoSe2 (1.4), CdTe(1.56), CdSe (1.70), InP (1.35), Si (1.12 эВ) и т. п.
      Требования к электролиту: 1) для n-типа окислительно-восстановительный потенциал
раствора ЕOx/Red должен быть как можно больше потенциала плоских зон полупроводника
Еfb, но меньше потенциала его разложения Edec: Еfb < ЕOx/Red < Edec (для р-типа – наоборот);
2) хорошая обратимость реакций на электродах ячейки, что снижает на них перенапряжение;
3) хорошая прозрачность раствора и низкое омическое сопротивление.
      Требования ко второму электроду (противоэлектроду): 1) обладать свойствами, сни-
жающими перенапряжение обратимой реакции до сотых долей вольта, например: каталити-
ческими свойствами, развитой поверхностью (пористые) и т. п.; 2) быть коррозионно-
устойчивым; 3) иметь малое сопротивление. Широко используются угольные электроды,
модифицированные каталитическими добавками.
      Конструкционные пути повышения эффективности ФЭХЭ: увеличение шероховато-
сти освещаемой поверхности полупроводника посредством анизотропного её травления;
уменьшение внутреннего сопротивления ФЭХЭ путём выбора тонких пластин полупровод-
ника с умеренной концентрацией носителей, размещения электродов на близком расстоянии
и использования электролита, хорошо проводящего ток.



                                            Вопр осы

  1. Какое теоретическое и практическое значение имеет знание природы электродного по-
     тенциала полупроводников?
  2. В чем особенности электродного потенциала полупроводника?
  3. Что такое равновесный электродный потенциал? Как можно его измерить?
  4. Чем отличается стандартный электрод Н+ / Н2 от нормального водородного электрода?
  5. Какие типы равновесных электрохимических реакций и электродов Вы знаете?
  6. Какие типы реакций описывают равновесный потенциал электрода: I рода, II рода,
     окислительно-восстановительного?
  7. Каким уравнениям реакций и электродного потенциала соответствуют гидроксидный и
     оксидный электроды, электроды с растворимым основным или кислотным оксидом?
                                               149