Skip to main content
Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 15/2018

06.06.2018

Fabrication of TiOx–Si photoanode and its energetic photoelectrochemical performance

verfasst von: Ruifen Ma, Shuai Wu, Hongtao Yu, Shuo Chen, Ankita Sinha, Xie Quan

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 15/2018

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

Pristine Si is oxidized to insulative SiO2 when it comes in contact with air and water. Covering it with a protection layer inhibits passivation of Si and significantly improves its photoelectrochemical performance. In this study, TiOx with gradient change of oxygen stoichiometry ratio (TiOx) was designed as a protection layer and fabricated via a chemical vapour deposition process in Ar flow under 400 °C for 1 min. The anaerobic atmosphere and short heating duration synergistically produced the ratio of O and Ti lower than two in the prepared film. XPS analysis suggested the existance of TiO2 only at the surface of TiOx film and Ti3+ and Ti2+ appeared successively with the increase of distance to the surface. The first advantage of lower-valence-state Ti and oxygen deficiency was to inhibit the oxidation of Si and to reduce electric resistance of the interface and the protection layer. The second advantage was to create a defect energy level under the conduction band of TiO2 which provided the possibility for holes in the valence band of Si to be transferred to this defect level. This tunnel like transfer enhanced the photogenerated charge separation and redox ability of TiOx–Si which brought a 3.25 folds enhancements in photocurrent density compared to that of stoichiometric TiO2–Si at 0 V (SCE) under simulated sunlight. This study highly motivates further research on transparent and conductive protection layer of Si photoelectrode.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat J. Schneider, M. Matsuoka, M. Takeuchi, J. Zhang, Y. Horiuchi, M. Anpo, D.W. Bahnemann, Chem. Rev. 19, 114 (2014) J. Schneider, M. Matsuoka, M. Takeuchi, J. Zhang, Y. Horiuchi, M. Anpo, D.W. Bahnemann, Chem. Rev. 19, 114 (2014)
2.
Zurück zum Zitat H. Yu, X. Li, X. Quan, S. Chen, Y. Zhang, Environ. Sci. Technol. 20, 43 (2009) H. Yu, X. Li, X. Quan, S. Chen, Y. Zhang, Environ. Sci. Technol. 20, 43 (2009)
3.
Zurück zum Zitat H. Yu, S. Chen, X. Quan, H. Zhao, Y. Zhang, Appl. Catal. B 1–2, 90 (2009) H. Yu, S. Chen, X. Quan, H. Zhao, Y. Zhang, Appl. Catal. B 1–2, 90 (2009)
4.
Zurück zum Zitat Y.W. Chen, J.D. Prange, S. Duhnen, Y. Park, M. Gunji, C.E. Chidsey, McIntyre, PC Nat. Mater. 7, 10 (2011) Y.W. Chen, J.D. Prange, S. Duhnen, Y. Park, M. Gunji, C.E. Chidsey, McIntyre, PC Nat. Mater. 7, 10 (2011)
5.
Zurück zum Zitat S. Hu, M.R. Shaner, J.A. Beardslee, M. Lichterman, B.S. Brunschwig, N.S. Lewis, Science 6187, 344 (2014) S. Hu, M.R. Shaner, J.A. Beardslee, M. Lichterman, B.S. Brunschwig, N.S. Lewis, Science 6187, 344 (2014)
6.
Zurück zum Zitat M.R. Shaner, S. Hu, K. Sun, N.S. Lewis, Energy Environ. Sci. 1, 8 (2015) M.R. Shaner, S. Hu, K. Sun, N.S. Lewis, Energy Environ. Sci. 1, 8 (2015)
7.
Zurück zum Zitat W. Fang, M. Xing, J. Zhang, J. Photochem. Photobiol. C 21, 32 (2017) W. Fang, M. Xing, J. Zhang, J. Photochem. Photobiol. C 21, 32 (2017)
8.
Zurück zum Zitat A. Naldoni, M. Allieta, S. Santangelo, M. Marelli, F. Fabbri, S. Cappelli, C.L. Bianchi, R. Psaro, V. Dal Santo, J. Am. Chem. Soc. 18, 134 (2012) A. Naldoni, M. Allieta, S. Santangelo, M. Marelli, F. Fabbri, S. Cappelli, C.L. Bianchi, R. Psaro, V. Dal Santo, J. Am. Chem. Soc. 18, 134 (2012)
9.
Zurück zum Zitat Y. Zhang, Z. Xing, X. Liu, Z. Li, X. Wu, J. Jiang, M. Li, Q. Zhu, W. Zhou, ACS Appl. Mater. Interfaces 40, 8 (2016) Y. Zhang, Z. Xing, X. Liu, Z. Li, X. Wu, J. Jiang, M. Li, Q. Zhu, W. Zhou, ACS Appl. Mater. Interfaces 40, 8 (2016)
10.
Zurück zum Zitat X. Zhou, N. Liu, P. Schmuki, ACS Catal. 5, 7 (2017) X. Zhou, N. Liu, P. Schmuki, ACS Catal. 5, 7 (2017)
11.
Zurück zum Zitat A.Y. Stakheev, E.S. Shpiro, J. Apijok, J. Phys. Chem. 21, 97 (1993) A.Y. Stakheev, E.S. Shpiro, J. Apijok, J. Phys. Chem. 21, 97 (1993)
12.
Zurück zum Zitat A. Brevet, P.M. Peterlé, L. Imhoff, M.C. Marco de Lucas, S. Bourgeois, J. Cryst. Growth 1–2, 275 (2005) A. Brevet, P.M. Peterlé, L. Imhoff, M.C. Marco de Lucas, S. Bourgeois, J. Cryst. Growth 1–2, 275 (2005)
13.
Zurück zum Zitat Y.P. Fang, A.W. Xu, W.F. Dong, Small 10, 1 (2005) Y.P. Fang, A.W. Xu, W.F. Dong, Small 10, 1 (2005)
14.
Zurück zum Zitat C. Di Valentin, G. Pacchioni, A. Selloni, J. Phys. Chem. C 48, 113 (2009) C. Di Valentin, G. Pacchioni, A. Selloni, J. Phys. Chem. C 48, 113 (2009)
15.
Zurück zum Zitat K. Suriye, P. Praserthdam, B. Jongsomjit, Appl. Surf. Sci. 8, 253 (2007) K. Suriye, P. Praserthdam, B. Jongsomjit, Appl. Surf. Sci. 8, 253 (2007)
16.
Zurück zum Zitat Q. Zhu, Y. Peng, L. Lin, C.-M. Fan, G.-Q. Gao, R.-X. Wang, A.-W. Xu, J. Mater. Chem. A 12, 2 (2014) Q. Zhu, Y. Peng, L. Lin, C.-M. Fan, G.-Q. Gao, R.-X. Wang, A.-W. Xu, J. Mater. Chem. A 12, 2 (2014)
17.
Zurück zum Zitat J. Wang, P. Zhang, X. Li, J. Zhu, H. Li, Appl. Catal. B 134–135, 198–204 (2013) J. Wang, P. Zhang, X. Li, J. Zhu, H. Li, Appl. Catal. B 134135, 198–204 (2013)
18.
Zurück zum Zitat Y. Zhu, M.W. Shah, C. Wang, Appl. Catal. B 526, 203 (2017) Y. Zhu, M.W. Shah, C. Wang, Appl. Catal. B 526, 203 (2017)
19.
Zurück zum Zitat Y. Cao, Z. Xing, Z. Li, X. Wu, M. Hu, X. Yan, Q. Zhu, S. Yang, W. Zhou, J. Hazard. Mater. 181, 343 (2018) Y. Cao, Z. Xing, Z. Li, X. Wu, M. Hu, X. Yan, Q. Zhu, S. Yang, W. Zhou, J. Hazard. Mater. 181, 343 (2018)
20.
Zurück zum Zitat H. Li, W. Tu, Y. Zhou, Z. Zou, Adv. Sci. (Weinh) 11, 3 (2016) H. Li, W. Tu, Y. Zhou, Z. Zou, Adv. Sci. (Weinh) 11, 3 (2016)
21.
Zurück zum Zitat X. Yao, L. Chen, M. Liu, D. Feng, C. Wang, F. Lu, W. Wang, X. Wang, Y. Cheng, H. Liu, H. Chen, W. Wang, Appl. Catal. B 70, 221 (2018) X. Yao, L. Chen, M. Liu, D. Feng, C. Wang, F. Lu, W. Wang, X. Wang, Y. Cheng, H. Liu, H. Chen, W. Wang, Appl. Catal. B 70, 221 (2018)
22.
Zurück zum Zitat S. Chen, Y. Hu, L. Ji, X. Jiang, X. Fu, Appl. Surf. Sci. 357, 292 (2014) S. Chen, Y. Hu, L. Ji, X. Jiang, X. Fu, Appl. Surf. Sci. 357, 292 (2014)
23.
Zurück zum Zitat J. Halme, K. Miettunen, P. Lund, J. Phys. Chem. C 51, 112 (2008) J. Halme, K. Miettunen, P. Lund, J. Phys. Chem. C 51, 112 (2008)
Metadaten
Titel
Fabrication of TiOx–Si photoanode and its energetic photoelectrochemical performance
verfasst von
Ruifen Ma
Shuai Wu
Hongtao Yu
Shuo Chen
Ankita Sinha
Xie Quan
Publikationsdatum
06.06.2018
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 15/2018
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-018-9387-3

Weitere Artikel der Ausgabe 15/2018

Journal of Materials Science: Materials in Electronics 15/2018 Zur Ausgabe

Neuer Inhalt