(光线照耀解决对膜材太阳能功能的制约)

时间:12月06日 来源:太阳能控制器 访问:
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  对于n-TiO2光生自由电子在表面能带弯曲处向体相移动,自由空穴向表面移动,被表面羟基捕获,结果表面羟基的存在增强了光生电荷的分离,减少了它们的复合,使光电压增强。

  TiO2的本征半导体导电性是n型,所以上面是对于n-TiO2的实验结果。光电压谱实验表明,掺杂氮后,TiO2的半导体的导电性能发生了变化。是365nm光照前和光照不同时间后氮掺杂TiO2膜的表面光电压谱。从可看到,表面光电压有2个相反的响应谱带;外场调制的光电压谱实验(谱图略)显示,右边的峰位在354nm处谱带随外加正偏压的增大而增大,属于氮掺杂引起的p型的响应带;而左边的峰位在321nm的谱带随外加负偏压的增大而增大,这可归属于不饱和TiO2形成的n型的响应。因此我们制备的氮掺杂TiO2膜主要表现出p型导电性,但同时也有n型导电性。
  如所示,光照处理氮掺杂的TiO2膜导致其亲水性提高。因为掺氮后膜的主要成分是TiO2,所以我们认为膜转变为亲水性仍然是由于在表面形成了TiDOH的缘故。显示光照后2个谱峰的强度都降低,原因也可能是由于TiDOH的作用。对于氮掺杂的TiO2膜的p型微区,受到光照时产生的自由电子在表面能带弯曲处沿导带向表面移动<(A)>,自由空穴沿价带向体相移动,但同时空穴易于被表面羟基捕获,使电子与空穴在表面相遇,复合几率增大,导致光电压降低。
  氮杂TiO2膜同时具有p和n型的TiO2,相应地在膜的微结构上将存在p型TiO2微区和n型TiO2微区的交替分布。(B)所示的是p和n型的TiO2的相对能级图。当p和n型TiO2相互分离时,它们具有不同的费米能级,n型的能级将高于p型,但当它们相互接近时,费米能级互相调整为同一水平,从而在平衡条件下形成(B)所示的能级结构。在光照处理中,由于p型微区和n型TiO2的能级差<(B)>,n型TiO2产生的空穴传递到p型微区,p型微区的电子传递到n型TiO2微区,结果n型TiO2微区氧缺陷减少,表面羟基也随之减少,所以它的光电压没有随光照时间增长而增加,反而在与p型微区共存时因光照而降低。

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