Empirical in operando analysis of the charge carrier dynamics in hematite photoanodes by PEIS, IMPS and IMVS

文献情報

出版日 2016-08-01
DOI 10.1039/C6CP04683E
インパクトファクター 3.676
著者

David Shai Ellis, Hen Dotan, Avner Rothschild


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要旨

In this Perspective, we introduce intensity modulated photocurrent/voltage spectroscopy (IMPS and IMVS) as powerful tools for the analysis of charge carrier dynamics in photoelectrochemical (PEC) cells for solar water splitting, taking hematite (α-Fe2O3) photoanodes as a case study. We complete the picture by including photoelectrochemical impedance spectroscopy (PEIS) and linking the trio of PEIS, IMPS and IMVS, introduced here as photoelectrochemical immittance triplets (PIT), both mathematically and phenomenologically, demonstrating what conclusions can be extracted from these measurements. A novel way of analyzing the results by an empirical approach with minimal presumptions is introduced, using the distribution of relaxation times (DRT) function. The DRT approach is compared to conventional analysis approaches that are based on physical models and therefore come with model presumptions. This work uses a thin film hematite photoanode as a model system, but the approach can be applied to other PEC systems as well.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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