Fotoelektrochemische Studien an orientierten Nanoroden-Dünnschichten von Hämatit

Dünnschichten, die aus Nanoroden von Hämatit (α-Fe2O3) mit kontrollierter Orientierung auf transparenten, leitfähigen Glassubstraten bestehen, wurden als fotoelektrochemische Zellen getestet. Diese Filme ermöglichen einen effizienteren Transport und die Sammlung von photogenerierten Elektronen durch einen gestalteten Pfad im Vergleich zu Filmen, die aus gesinterten Kugelpartikeln bestehen. Experimente wurden durchgeführt, wobei der Effekt von Morphologie, Orientierung, Filmdicke, Elektrolytzusammensetzung und Farbsensibilisierung berücksichtigt wurde. Die Ergebnisse aus einem Drei-Elektroden-System, mit 0,1 M KI in Wasser (pH 6,8) als Elektrolyt, das entweder durch die Elektrolyt/Elektroden-Schnittstelle oder durch die Substrat (F:SnO2)/Elektroden-Schnittstelle beleuchtet wurde, zeigen eine Verbesserung der IPCE (Effizienz der Umwandlung von einfallenden Photonen in Strom) um das 100-fache bzw. das 7-fache im Vergleich zu früheren Arbeiten an Dünnschichten mit Kugelpartikeln. Eine Erhöhung des pH-Werts im Elektrolyt von 6,8 auf 12,0 erhöht ebenfalls die IPCE um den Faktor Zwei. Für eine Sandwich-Zelle mit 0,5 M LiI und 0,5 mM I2 in Ethylencarbonat/Propylen-Carbonat (50:50% nach Gewicht) Elektrolyt erreicht die IPCE 56% bei 340 nm.