6. CẤU TRÚC LUẬN VĂN
3.3. PHỔ HẤP THỤ CỦA VẬT LIỆU
Hỡnh 3.4 Phổ phản xạ khuyếch tỏn của mẫu K.0, K.1 và K.1.3.160
Hỡnh 3.4 cho thấy phổ UV - Vis của cỏc mẫu K0; K1 và K.1.3.160. Cú thể thấy rằng điện cực K0 hấp thụ ỏnh sỏngvới bước súng nhỏ hơn 400nm do rộng khe năng lượng của TiO2 (3,2 eV). Trong khi đú mẫu K1,phổ hấp thụ của màng CdS/TiO2 được mở rộngmở rộng từ 400 đến 550nm, vựng bước súng 515nm, cú thể do sự hấp thụ ỏnh sỏng của CdS (khe năng lượng 2,4 eV). Kết quả này phự hợp với cỏc kết quả trước đú [32],[40]. So với mẫu CdS/TiO2, độ hấp thụ của phổ của CuInS2/CdS /TiO2 (mẫu K1.3.160) tăng đỏng kể trong và vựng hấp thụ mở rộng đến bước súng 700 nm. Điều này được giải thớch do sự hấp thụ ỏnh sỏng của CuInS2 gõy nờn (Eg = 1,6 eV). Kết quả này xỏc nhận rằng lớp CuInS2 đó được đớnh thành cụng trờn bề mặt của cấu trỳc CdS/TiO2 sợi.
3.4 KẾT QUẢ ĐO DIỆN HểA
3.4.1. Tớnh chất quang điện húa của TiO2
Hỡnh 3.5 Sự phụ thuộc của mật độ dũng quang (a) và hiệu suất STH (b) vào điện thế ngoài của mẫu K.0
Mật độ dũng quang cao nhất của mẫu M.1 là 12 A/cm2 và hiệu suất STH cao nhất là 0,017%, kết quả này cũng gần tương đương với một số cụng trỡnh đó cụng bố về tớnh chất quang điện húa của TiO2 cấu trỳc nano khỏc như ống, hạt.
3.4.2 Tớnh chất quang điện húa của TiO2/CdS/CuInS2 và TiO2/CdS
-0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 0 5 10 15 20 J ( mA.cm -2 ) V (V vs Ag/AgCl) K1 TiO2/CuInS2 K.1.3.120 K.1.3.140 K.1.3.160 K.1.3.180
Hỡnh 3.6 Sự phụ thuộc của mật độ dũng quang vào hiện điện thế ngoài của mẫu K.1, TiO2/CuInS2, K.1.3.120, K.1.3.140, K.1.3.160 và K.1.3.180
Hỡnh 3.6 trỡnh bày sự phụ thuộc của mật độ dũng quang điện vào điện thế thế ngoài của cỏc mẫu lần lượt là K.1, TiO2/CuInS2 (thủy nhiệt ở 160 oC trong 3 giờ, K.1.3.120; K.1.3.140; K.1.3.160 và K.1.3.180; Giỏ trị dũng tối rất nhỏ cú thể bỏ qua. Ta thấy giỏ trị mật độ dũng quang bảo hũa của mẫu TiO2/CuInS2 (5 mA.cm-2 tại 0,6 V) lớn hơn so với mẫu K.1 (2,5 mA.cm-2 tại 0,6 V), điều này cú thể giải thớch do khe năng lượng của CuInS2 thấp hơn so
với CdS nờn hấp thụ nhiều photon hơn trong vựng khả kiến của đốn Xenon vỡ vậy mật độ dũng quang của mẫu TiO2/CuInS2 cao hơn.
Trong khi đú, cỏc mẫu K.1.3.120; K.1.3.140; K.1.3.160 và K.1.3.180 cú giỏ trị mật độ dũng quang bảo hũa cao hơn nhiều so với mẫu TiO2/CuInS2 và đạt giỏ trị cực đại ứng với K.1.3.160 (15 mA.cm-2 tại điện thế 0,5 V). Điều này cú thể giải thớch với điện cực cấu trỳc TiO2/CdS/CuInS2 làm giảm tốc độ tỏi hợp cặp điện tử - lỗ trống so với cấu trỳc TiO2/CuInS2 và TiO2/CdS (phần 3.5).
Mặc khỏc, khi tăng nhiệt độ thủy nhiệt, lượng CuInS2 hỡnh thành trờn sợi càng nhiều điều này làm giảm khả năng hấp thụ cỏc phooton trờn bề mặt điện cực đồng thời làm tăng quảng đường khuếch tỏn của electron từ bề mặt đến điện cực (điều này làm tăng tốc độ tỏi hợp của cặp điện tử - lỗ trống) do đú mật độ dũng quang giảm so với khi nhiệt độ tăng. Chỡnh vỡ vậy, chỳng tụi dự đoỏn mẫu K.1.3.160 là mẫu cú bề dày và cấu trỳc tối ưu cho ứng dụng quang điện húa.
Hỡnh 3.7 Sự phụ thuộc của hiệu suất chuyển đổi quang vào hiện điện thế ngoài của mẫu K.1, TiO2/CuInS2 và K.1.3.160
Hỡnh 3.7 trỡnh bày sự phụ thuộc hiệu suất chuyển đổi quang vào hiệu điện thế ngoài của cỏc điện cực K.1, TiO2/CuInS2 và K.1.3.160 lần lượt tương ứng là 3,1%, 7,2% và 13,4%. Kết quả này tiệm cận một số kết quả mà cỏc nhà nghiờn cứu đó cụng bố (Bảng 3.1). Tất cả những kết quả này một lần nữa chứng tỏ rằng những thuận lợi của vật liệu CuInS2 mang lại khi ứng dụng trong lĩnh vực quang điện húa.
Bảng 3.1 Kết quả hiệu suất chuyển đổi quang của một số cụng trỡnh
Vật liệu Nguồn sỏng kớch thớch
Dung dịch điện
phõn c (%)
TiO2 Nano hat/
CuInS2 (chấm lượng tử)/CdS
[41]
TiO2 Nano thanh cấu trỳc phõn nhỏnh/ CuInS2 (chấm lượng tử) [29] Xenon 150 W Xenon 500 W P = 100mW/cm2 0,25M/0,35M Na2S/Na2SO3 KOH 1M 12,6 11,48
3.5 THẢO LUẬN VỀ CƠ CHẾ HèNH THÀNH VÀ KHẢ NĂNG QUANG ĐIỆN HểA CỦA VẬT LIỆU