The effect of deposition time on performance of Cu2O photoelectrodes prepared by the electrochemical method

Abstract

Bu tez çalışması, Cu2O yarıiletken fotoelektrotların fotoelektrokimyasal özelliklerineelektrodepozisyon zamanının etkisi üzerine sistematik bir çalışmadır. Bakır (I) oksitfotoelektrotları potansiyelaltı depozisyon (UPD) temelli elektrokimyasal yöntemkullanılarak hazırlandı. Cu2O yarıiletken fotoelektrotların karakterizasyonu X-ışınıkırınımı (XRD), taramalı elektron mikroskopu (SEM), enerji dağılımlı X-ışınıspektroskopisi (EDX), morötesi-görünür bölge (UV-Vis) spektroskopisi, doğrusaltaramalı voltametri (LSV) ve kronoamperometri (CA) teknikleri kullanılarakgerçekleştirildi. XRD sonuçları ITO substrat üzerine biriktirilen Cu2O yarıiletkenlerininyüksek kristal yapıya sahip olduğunu gösterir. SEM görüntüleri küp biçimli Cu2Okristallerinden oluşan bir morfoloji gösterdi. EDX ve optiksel band gap sonuçları tümörnekler için tek faz Cu2O varlığını doğrular. Bu çalışma, 15 dakika elektrodepozisyonlahazırlanan Cu2O yarıiletken fotoelektrotların incelenen tüm elektrotlar arasında en yüksekfotoakım ve akım yoğunluğu sergilediğini gösterdi. Tüm elektrokimyasal ölçümler, Cu2Oyarıiletkenlerinin p-tipi doğasına bağlı olarak fotokatodik davranış gösterdi. Cu2Ofotoelektrotlar farklı depozisyon zamanları için iyi bir kararlılık davranışı sergiledi. Cu2Oyarıiletken fotoelektrotları, ileri fotoelektrokimyasal dedeksiyon, fotoelektrokimya suayrıştırma ve diğer solar fotovoltaik teknolojilerin geniş bir alanı için rekabetçi bir adayolarak önerilebilir.

This thesis study reports on a systematic study of the influence of the electrodepositiontime on the photoelectrochemical characteristics of Cu2O semiconductorsphotoelectrodes. Copper (I) oxides photoelectrodes were prepared by the electrochemicalmethod, based on the underpotential deposition (UPD). The characterization of Cu2Osemiconductors photoelectrodes was performed by X-ray diffraction (XRD), scanningelectron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), ultraviolet–visible (UV–Vis) spectroscopy, linear sweep voltammerry (LSV) andchronoamperometry (CA) techniques. XRD results indicate that Cu2O semiconductorsdeposited over ITO substrate have highly crystalline structure. SEM images showed amorphology with cube-shaped Cu2O. EDX and the optical band gap results confirm thepresence of single phase Cu2O for all the samples. This work showed that the Cu2Osemiconductor photoelectrodes electrodeposited for 15 min exhibit the highestphotocurrents and the current density between the investigated all semiconductor films.All the electrochemical measurements showed a photocathodic behavior due to the p-typenature of the Cu2O semiconductors. Cu2O photoelectrodes exhibited a good stabilitybehavior for different Cu2O electrodeposition times. Cu2O semiconductorphotoelectrodes are suggested as a competitive candidate for advancedphotoelectrochemical detection, maybe for the extended field of photoelectrochemicalwater splitting and other solar photovoltaic technologies.