Wpływ wybranych półprzewodników II–VI na właściwości fotoanody TiO2

Abstract

The article presents results of optical and current-voltage measurements of the semiconductor heterostructures based on $TiO_{2}$. Photoelectrodes were prepared by CdS deposition with the SILAR method and CdSe using the CBD method. The spectral, current-voltage and current-time characteristics of photoelectrodes under illumination were examined. The band gap energy of the obtained heterostructures was determined using two methods: based on the Kubelka–Munk function and the differential method. The energy conversion efficiency, flat band potential and saturation photocurrent density values were calculated. A correlation between the number of SILAR cycles and the photocurrent was observed. Sensitization of CdS and CdSe significantly affects the performance of $TiO_{2}$ photoanode and allows the reduction of the band gap energy by approximately 1,0 eV, thereby shifting the absorption edge towards the visible light range.

W artykule przedstawiono wyniki badań optycznych i prądowo-napięciowych heterostruktur półprzewodnikowych na bazie $TiO_{2}$. W celu ich wytworzenia zastosowano osadzanie CdS z użyciem metody SILAR (succesive ionic layer adsorption and reaction) oraz CdSe, wykorzystując metodę CBD (chemical bath deposition). Wyznaczono charakterystyki spektralne i prądowo-napięciowe oraz prądowo-czasowe w ogniwie pod oświetleniem. Określono energię przerwy wzbronionej uzyskanych heterostruktur przy użyciu dwóch metod: na podstawie funkcji Kubelki–Munka i metodą różniczki. Wyznaczono wydajność konwersji energii, potencjał płaskich pasm i gęstość prądu nasycenia. Zaobserwowano zależność między liczbą cykli SILAR a natężeniem fotoprądu. Wykazano, że tworzenie heterostruktur znacząco wpływa na pracę fotoanody i umożliwia obniżenie energii przerwy wzbronionej o około 1,0 eV, przesuwając krawędź absorpcji w kierunku zakresu światła widzialnego.