入射單色光-電子轉化效率（Incident Monochromatic Photon-Electron Conversion Efficiency，IPCE）定義為流經閉合電路中的電子數與入射單色光的光電子數的比值，用來評價不同波長下的光電轉化效率，是評價光電極光電化學性能的重要指標之一。 

由于半導體材料對不同波長的入射光具有不同的響應，因此，測量光電極的IPCE對評估光電極對單色光光子的利用率會更加精確，進而在改進光電極提升其光電化學性能上更具針對性[1]。

IPCE計算公式如下[2]：

jph：光電流密度（mA·cm-2），通過計時電流法（恒電位）測得 

h：普朗克常量（6.62×10-34 J·s） 

c：光速（3.0×108 m·s-1） 

e：單個電子所攜帶的電量（1.6×10-19 C） 

Pmono：單色光的光功率密度（mW·cm-2） 

λ：單色光波長

簡化后可表示為公示（2）[1]：

jp：光電流密度（mA·cm-2） 

jd：暗電流密度（mA·cm-2） 

λ：入射單色光波長（nm）

pin：光電極受到的光功率密度（mW·cm-2）

光電極的光電流密度越大，IPCE值越高，可以通過改善光電極材料的電荷分離和收集效率，進一步提升光電極的光電流密度，從而提高IPCE數值。

泊菲萊科技PL-PES光譜光電系統可實現以入射光的波長為函數，在紫外、可見、近紅外波長范圍，自動表征測量半導體材料的光電流、光伏等光電性能參數，可與開爾文探針、電導探針等測試設備聯用，可以控制輸出光波長、光照射時間、與電化學工作站同步工作。PL-PES光譜光電系統主要應用于不同外加電壓條件、不同光照波長、不同光強和不同電壓及光照強度掃描下的光電流測試和特定光照波長下的開路電位測試等。

Fig.1 a)PL-PES光譜光電系統; b) IPCE曲線及光電流/電壓行為譜

Fig. 2. a) IPCE at 0 V vs. Ag/AgCl[3]; b) IPCE at 1.2 V vs. Ag/AgCl[4]; c)IPCE [5]; d) IPCE at 1.2 VRHE; e) band gaps from photocurrent measurements[6]；f) IPCEs at 0.6 and 1.2 VRHE, respectively[7]

參考文獻 

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[2] Chen Zhebo, Deutsch Todd G., Jaramillo Thomas F.* et al., Accelerating materials development for photoelectrochemical hydrogen production: Standards for methods, definitions, and reporting protocols[J]. Journal of Materials Research, 2010, 25, 3. 

[3] Kamalesh Debnath, Tanmoy Majumder, Suvra Prakash Mondal*, Highly luminescent nitrogen doped graphene quantum dots sensitized TiO2 nanorod arrays for enhanced photoelectrochemical performance[J]. Journal of Electroanalytical Chemistry, 2022, 909: 116150. 

[4] Zhang Hongwen, Zhang Shuncong*, Long Jinlin*, et al., The Hole-Tunneling Heterojunction of Hematite-Based Photoanodes Accelerates Photosynthetic Reaction[J]. Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60:16009. 

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