配备石英窗口的三电解池的主要优势在于能够保持整个太阳光谱的完整光学保真度。通过使用石英而非普通玻璃，该系统可确保高效率的光传输——尤其是在紫外-可见光（UV-Vis）区域——使模拟太阳光能够到达光电阳极，而不会产生光谱失真或强度损失。
核心要点：在光电化学测试中，窗口材料是关键的光学组件；使用石英可防止吸收普通玻璃特有的特定波长，从而确保测得的光电流和转换效率取决于材料本身的性质，而不是测试设备的局限性。
光学透明度的关键作用
克服光谱过滤
标准实验室玻璃通常会在特定波段吸收光，尤其是在紫外线范围内。这会产生一种“过滤”效应，改变到达样器的光的光谱。
石英在紫外线和可见光波段均提供极高的光透射率。这确保了来自氙灯等外部光源的光能够按预期到达工作电极。
最大化照明效率
为了进行准确的测试，电极表面的照明强度必须与光源强度相匹配。窗口界面的任何损失都会引入计算错误。
石英窗口可实现模拟光源的无损传输。这对于确定被测材料的真实量子效率至关重要。
提高数据准确性和真实性
精确的光电流响应
要表征材料的光电性能，您必须测量其对特定光刺激的响应。
由于石英消除了光谱干扰，您测得的电流-电压（IV）曲线和光电流响应准确地反映了材料的能力。这隔离了感兴趣的变量：工作电极的光电转换效率。
模拟真实世界条件
光伏和光电化学应用在整个太阳光谱下运行。测试环境必须复制这一点才有意义。
石英窗口的高效传输使得模拟真实光伏环境成为可能。这使得研究人员能够可靠地评估不仅是即时性能，还能评估光电阳极在实际操作条件下的化学稳定性。
理解权衡
“普通”玻璃的风险
虽然使用标准玻璃器皿进行一般电化学测试可能很诱人，但它不适用于光电应用。
普通玻璃充当了非预期的过滤器。如果使用，您可能会低估材料的效率，特别是当材料依赖紫外线激发时（例如许多宽带隙半导体）。
系统脆弱性和成本
虽然参考资料侧重于性能，但值得注意的是，石英通常比硼硅酸盐玻璃更昂贵，有时也更易碎。
然而，在光电表征的背景下，这是一项必要的投资。该组件的成本被数据完整性和消除光学伪影的价值所抵消。
为您的目标做出正确选择
在配置光电化学装置时，请根据您的具体分析要求选择组件。
- 如果您的主要关注点是准确的效率基准测试：您必须使用石英窗口，以确保太阳能-氢能（STH）或光电转换效率的计算不会因窗口吸收而产生偏差。
- 如果您的主要关注点是测试紫外活性材料（如TiO2）：石英是必不可少的，因为标准玻璃会阻挡激活材料所需的紫外线波长。
最终，石英窗口将电解池从简单的容器转变为精密光学仪器。
总结表：
| 特性 | 石英窗口电池 | 标准玻璃电池 |
|---|---|---|
| 光透射率 | 高（>90%），覆盖紫外-可见光-近红外区域 | 有限；过滤紫外线波长 |
| 光谱保真度 | 全光谱传输 | 光谱失真/过滤 |
| 测量精度 | 高；反映真实材料性能 | 较低；引入计算错误 |
| 最佳应用 | 光电化学与太阳能模拟 | 一般水溶液电化学 |
| 效率分析 | 适用于STH和IPCE基准测试 | 紫外活性材料不准确 |
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参考文献
- Fatma Bayrakçeken Nişancı. Controllable Electrochemical Synthesis and Photovoltaic Performance of Bismuth Oxide/Graphene Oxide Nanostructure Arrays. DOI: 10.28979/jarnas.1039429
本文还参考了以下技术资料 Kintek Solution 知识库 .
