Studium elektrických a elektrochemických vlastností tenkovrstvých materiálů pro rozklad vody

Abstract

Tato bakalářská práce se zabývá fotoelektrochemickým rozkladem vody a produkcí vodíku. Nejprve rozebírá fotokatalytický rozklad látek se zaměřením na vodu, včetně podmínek pro průběh chemických reakcí. Následně se zevrubně věnuje fotoelektrochemickému rozkladu vody jako kompromisu mezi fotokatalytickým a elektrolytickým procesem. Popsány jsou funkce potenciostatu včetně úloh pracovní a protielektrody a referenční elektrody, která má důležitou úlohu nejen při měření, ale i při diskuzi výsledků. Dále jsou uvedeny procesy ve fotoelektrochemické komoře při štěpení vody a nároky, které jsou kladeny na pracovní polovodičovou elektrodu, která je fotoaktivní a generuje volné nosiče náboje schopné redoxních dějů. Následuje metodika fotoelektrochemických experimentů a jejich vyhodnocení včetně výpočtů účinností. Získané teoretické poznatky jsou následně aplikovány při zkoumání fotoelektrochemických vlastností tenké vrstvy Cu-W-O, která byla připravena reaktivní magnetronovou depozicí. Elipsometrickým měřením byla určena šířka zakázaného pásu, extinkční koeficient a absorpce vrstvy. Základní fotoelektrochemické vlastnosti vrstvy jako je polarita polovodiče, míra rekombinace a fotoaktivní zóna s malými temnostními proudy byly měřeny při osvitu intenzivní ultrafialovou lampou ( = 370 nm, P = 3,9 mW/2). Pokročilejší spektroskopická měření proběhla s využitím světelného zdroje J. A. Woollam HS-190. Změřeny byly fotoproudy pro vybrané vlnové délky a spočtena vnější kvantová efektivita (IPCE). Předpokládaný spočtený fotoproud při osvitu normovaným slunečním světlem AM1,5 je 1,38 A/m2. Fotoelektrochemické vlastnosti Cu-W-O jsou v této práci porovnávány s vlastnostmi tenké vrstvy materiálu WO3.