光电转化效率（IPCE，Incident Photon-to-Current Efficiency）是光电催化和光伏研究中的关键表征参数，用于评估材料在不同波长光照下将入射光子转化为光电流的能力，其测量反映了材料的光电转换效率和波长依赖性。
Pan et al., Nature Communications, 2020. https://doi.org/10.1038/s41467-019-13987-5
IPCE的测量对光源有着严格的要求，光源的性能直接影响实验结果的准确性和可重复性。研究表明，光源的光谱范围、光强稳定性、光斑均匀性等因素是影响IPCE测量精度的关键[1,2]。本文将分析IPCE测量中对于光源的关键需求及选择标准。
宽光谱范围
IPCE测量要求光源能够覆盖材料的光吸收范围，以满足不同类型材料的测试需求。例如：
• 宽带隙材料（如TiO₂）主要吸收紫外光，需光源提供波长小于400 nm的紫外光。
• 窄带隙材料（如g-C₃N₄、BiVO₄）对可见光敏感，需光源覆盖400-700 nm的可见光区域。
• 近红外响应材料则需要光源的光谱范围延伸至700 nm以上。
由于氙灯光源能够覆盖紫外、可见光及部分近红外区域，其宽光谱特性使其成为IPCE测量的常用选择[3]。
泊菲莱科技PLS-FX300HU高均匀性一体式氙灯光源是光电催化研究的专用氙灯光源。其光谱范围为320~800 nm，覆盖了紫外和可见光区域，能够满足宽带隙和窄带隙材料的IPCE测量需求。此外，该光源支持配合紫外、可见光及窄带滤光片，灵活实现特定波长的单色光输出。
光强稳定性
光强的稳定性是IPCE测量的关键因素，因为光强的波动会直接影响光生电流密度的测量结果，从而对实验数据的准确性和可重复性产生显著影响[4]。通常要求光强波动小于1%，以确保测量结果的可靠性和实验的可重复性。
PLS-FX300HU高均匀性一体式氙灯光源内置精密光学反馈系统，可实时监测并调节光输出，确保光强高度稳定。其短时稳定性达A+级标准，1 s波动仅0.04%，1 min波动仅0.003%，完全满足IPCE测量对高精度的严格要求。
光斑均匀性
IPCE测量要求光源提供均匀的光斑，以确保样品表面光照一致，避免因光强分布不均引起的测量误差。
PLS-FX300HU高均匀性一体式氙灯光源可输出矩形均匀光斑，输出光不均匀性为±1%，光斑尺寸在10×10~50×50 mm²范围内连续可调，灵活适配不同尺寸的光电极测试需求。当光斑尺寸≤20×20 mm²时，其均匀性达到A级太阳模拟器标准，确保样品表面光照高度均匀。
单色性
IPCE测量需要在特定波长下进行，因此光源必须能够提供单色光。常见的实现方式包括：
• 宽光谱光源（如氙灯）配合单色仪分光。
• 使用特定波长的LED光源或激光光源。
PLS-FX300HU高均匀性一体式氙灯光源可搭配泊菲莱带通滤光片，灵活实现单色光输出，满足IPCE测量需求。
光强校准
IPCE测量需要精确知道每个波长下的入射光功率密度，因此光源必须经过校准。校准时需考虑光路中的所有损耗，包括单色仪和滤光片的透过率[5]。
PLS-FX300HU高均匀性一体式氙灯光源支持电流调节和电动光阑两种光强调节方式，能够实现光强的精细化控制，便于校准和实验条件的优化。
IPCE测量对光源的要求极为严格，合适的光源需具备宽光谱范围、高光强稳定性、均匀光斑和灵活的单色光输出能力。PLS-FX300HU高均匀性一体式氙灯光源以其卓越的性能特点，满足了IPCE测量的需求，是光电催化研究的专用氙灯光源。
通过合理选择和使用光源，可以显著提高IPCE测量的准确性和可重复性，为光电材料的性能研究提供可靠的数据支持。
▷ 案例分享
参考文献：
[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.
转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自肖楠科学网博客。
链接地址：https://wap.sciencenet.cn/blog-3550685-1465010.html?mobile=1
收藏
