光電轉(zhuǎn)化效率（IPCE，Incident Photon-to-Current Efficiency）是光電催化和光伏研究中的關(guān)鍵表征參數(shù),，用于評估材料在不同波長光照下將入射光子轉(zhuǎn)化為光電流的能力,，其測量反映了材料的光電轉(zhuǎn)換效率和波長依賴性。

Pan et al., Nature Communications, 2020. https://doi.org/10.1038/s41467-019-13987-5

IPCE的測量對光源有著嚴(yán)格的要求,，光源的性能直接影響實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性,。研究表明，光源的光譜范圍,、光強穩(wěn)定性,、光斑均勻性等因素是影響IPCE測量精度的關(guān)鍵^[1,2]。本文將分析IPCE測量中對于光源的關(guān)鍵需求及選擇標(biāo)準(zhǔn),。

寬光譜范圍

IPCE測量要求光源能夠覆蓋材料的光吸收范圍,，以滿足不同類型材料的測試需求。例如：

• 寬帶隙材料（如TiO?）主要吸收紫外光，需光源提供波長小于400 nm的紫外光,。

• 窄帶隙材料（如g-C?N?,、BiVO?）對可見光敏感，需光源覆蓋400-700 nm的可見光區(qū)域,。

• 近紅外響應(yīng)材料則需要光源的光譜范圍延伸至700 nm以上,。

由于氙燈光源能夠覆蓋紫外、可見光及部分近紅外區(qū)域,，其寬光譜特性使其成為IPCE測量的常用選擇^[3],。

泊菲萊科技PLS-FX300HU高均勻性一體式氙燈光源是光電催化研究的專用氙燈光源。其光譜范圍為320~800 nm,，覆蓋了紫外和可見光區(qū)域,，能夠滿足寬帶隙和窄帶隙材料的IPCE測量需求。此外,，該光源支持配合紫外,、可見光及窄帶濾光片，靈活實現(xiàn)特定波長的單色光輸出,。

光強穩(wěn)定性

光強的穩(wěn)定性是IPCE測量的關(guān)鍵因素,，因為光強的波動會直接影響光生電流密度的測量結(jié)果，從而對實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性產(chǎn)生顯著影響^[4],。通常要求光強波動小于1%,，以確保測量結(jié)果的可靠性和實驗的可重復(fù)性。

PLS-FX300HU高均勻性一體式氙燈光源內(nèi)置精密光學(xué)反饋系統(tǒng),，可實時監(jiān)測并調(diào)節(jié)光輸出,，確保光強高度穩(wěn)定。其短時穩(wěn)定性達(dá)A+級標(biāo)準(zhǔn),，1 s波動僅0.04%,，1 min波動僅0.003%，完全滿足IPCE測量對高精度的嚴(yán)格要求,。

光斑均勻性

IPCE測量要求光源提供均勻的光斑,，以確保樣品表面光照一致，避免因光強分布不均引起的測量誤差,。

PLS-FX300HU高均勻性一體式氙燈光源可輸出矩形均勻光斑，輸出光不均勻性為±1%,，光斑尺寸在10×10~50×50 mm²范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào),，靈活適配不同尺寸的光電極測試需求。當(dāng)光斑尺寸≤20×20 mm²時,，其均勻性達(dá)到A級太陽模擬器標(biāo)準(zhǔn),，確保樣品表面光照高度均勻。

單色性

IPCE測量需要在特定波長下進(jìn)行，因此光源必須能夠提供單色光,。常見的實現(xiàn)方式包括：

• 寬光譜光源（如氙燈）配合單色儀分光,。

• 使用特定波長的LED光源或激光光源。

PLS-FX300HU高均勻性一體式氙燈光源可搭配泊菲萊帶通濾光片,，靈活實現(xiàn)單色光輸出,，滿足IPCE測量需求。

光強校準(zhǔn)

IPCE測量需要精確知道每個波長下的入射光功率密度,，因此光源必須經(jīng)過校準(zhǔn),。校準(zhǔn)時需考慮光路中的所有損耗，包括單色儀和濾光片的透過率^[5],。

PLS-FX300HU高均勻性一體式氙燈光源支持電流調(diào)節(jié)和電動光闌兩種光強調(diào)節(jié)方式,，能夠?qū)崿F(xiàn)光強的精細(xì)化控制，便于校準(zhǔn)和實驗條件的優(yōu)化,。

IPCE測量對光源的要求極為嚴(yán)格,，合適的光源需具備寬光譜范圍、高光強穩(wěn)定性,、均勻光斑和靈活的單色光輸出能力,。PLS-FX300HU高均勻性一體式氙燈光源以其卓越的性能特點，滿足了IPCE測量的需求,，是光電催化研究的專用氙燈光源,。

通過合理選擇和使用光源，可以顯著提高IPCE測量的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性,，為光電材料的性能研究提供可靠的數(shù)據(jù)支持,。

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 案例分享 

?參考文獻(xiàn) 

[1] A.      Fujishima, K. Honda, "Electrochemical Photolysis of Water at a      Semiconductor Electrode," Nature, 1972.

[2] M. Grätzel,      "Photoelectrochemical Cells," Nature, 2001.

[3] J. Bisquert,      "Theory of the Impedance of Electron Diffusion and Recombination in a      Thin Layer," Journal of Physical Chemistry B, 2002.

[4] H.      Tributsch, "Reaction of Excited Chlorophyll Molecules at Electrodes      and in Photosynthesis," Photochemistry and Photobiology,      1972.

[5] A. Hagfeldt,      "Photoelectrochemical and Photovoltaic Properties of Dye-Sensitized      Solar Cells," Accounts of Chemical Research, 2000.