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太陽能轉(zhuǎn)換效率是衡量光電催化分解水過程中的主要參數(shù),，是反映光電催化分解水體系性能的重要參數(shù)。目前,，入射光子數(shù)-電流轉(zhuǎn)化效率（Incident Photon-to-Electron Conversion Efficiency,，IPCE）是光電催化分解水體系主要四種表示方式的一種。IPCE可看作分析診斷效率,，可提供影響光電極反應(yīng)效率因素的信息^[1],。 

光電催化三電極反應(yīng)體系中，IPCE用于表征材料的光電極反應(yīng)效率與光功率,、波長及電極電勢的關(guān)系,。

圖1 光電催化三電極反應(yīng)體系

◆定義及計算公式 

IPCE定義為單位時間內(nèi)外電路中產(chǎn)生的電子數(shù)N_e與單位時間內(nèi)的入射單色光子數(shù)N_p之比，計算公式如下：

I：外電路電流值（A） 

h：普朗克常量（6.62×10^-34 J·s） 

c：光速（3.0×10⁸ m/s） 

e：單個電子帶電量（1.6×10^-19 C） 

E：電極所受到的光功率（W） 

λ：入射光波長（m） 

簡化后得：

特別注意： 

①E是電極所受到的光功率,，單位為W,，在AQY和STH的計算中使用的是光功率密度，單位為mW/cm²,。 

②當(dāng)光斑大小與電極尺寸大小一致時,，無需考慮光斑不均勻的問題，但如果是使用氙燈等光斑不均勻的光源時,，需要計算光斑的平均光功率,。關(guān)于不均勻光斑的光功率密度測量，后續(xù)會進行單獨介紹,。 

◆測量方法 由公式（2）可知,，IPCE的計算需要確認(rèn)外電路電流值I、電極所受到的光功率E和入射光波長λ,。 

①外電路電流值I 在光照條件下,，光電極材料受光照后會產(chǎn)生光生電流，通過電化學(xué)工作站可以測得不同電勢下的光生電流值。因電極材料本身為導(dǎo)體/半導(dǎo)體,，故在非受光條件下電流并不為零,，即I暗0，為保證測量的準(zhǔn)確性,，當(dāng)暗電流較大時,，需進行基底扣除,，即在同一電勢下,，測定光電流與暗電流，然后進行基底扣除,。即I=I_光-I_暗,。 

②電極所受到的光功率E、入射光波長λ 為保證計算準(zhǔn)確,，應(yīng)選擇窄帶波光源,，即FWHM≤10 nm半波帶寬（Full Width at half Maxima，F(xiàn)WHM）^[2]建議選擇單激光光源或單波長LED光源,。

圖2. 氙燈光源配合帶通405 nm濾光片和405 nm激光器的光譜圖

[1] 李燦,， 太陽能轉(zhuǎn)化科學(xué)與技術(shù)[M]. 北京，北京科學(xué)出版社,， 2020： 148 

[2] 西安交通大學(xué). GB/T 26915-2011太陽能光催化分解水制氫體系的能量轉(zhuǎn)換效率與量子效率計算[S]. 北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2012: 3

以上部分是筆者根據(jù)參考文獻進行翻譯和匯總,，筆者水平有限，如有錯誤,，請大家指正,！

參考文獻