半导体光电阳极中电子提取的确定：稳态与小扰动响应
材料科学
2025-03-20 v1 应用物理
摘要
本 work 发展了一种解析模型，用于一致地解释太阳能水分解光电阳极的稳态响应及小扰动响应（包括时间域和频率域）。除了考虑电子-空穴发电、复合以及光电阳极/电解质界面慢空穴传递的基本机制外，该模型克服了文献中现有模型的关键不足。这些不足包括不同测量/偏置条件下的一致性问题，以及对收集接触处不完美电子提取及其对体内复合率影响的未考虑。我们将该模型用于分析赤铁矿光电阳极通过强度调制光电流（IMPS）和光电压（IMVS）测量所获得的时间常数，得到在 1 日光条件下开路电压附近的电子提取速度为 100 cm/s，这对应电子迁移率为 0.022 cm2V-1s-1。该模型进一步预测光电流随阴极电压的线性依赖，这一观察在文献中关于赤铁矿光电阳极的情形引发了强烈争论。该模型的普适性使其可通过增减特定物理机制而扩展至其他光电阳极和光伏系统。
引用
@article{arxiv.2503.15245,
title = {Determination of Electron Extraction in Semiconductor Photoanodes: Steady-state and Small-perturbation Response},
author = {Paola Ragonese and Chiara Maurizio and Boris Kalinic and Thomas Kirchartz and Sandheep Ravishankar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.15245},
year = {2025}
}
备注
26 pages, 12 figures