有人曾经用半导体材料四氧化三钴(Co3O4)进行人工光合作用的实验,但从太阳光被材料吸收并激发电子,直到裂解水的整个过程的转换效率低于10%。将半导体材料掺入杂质是提高光电转换效率的有效方法之一,因此,本论文所要描述的是通过物理理论计算材料内部的掺杂浓度呈指数规律变化下不同厚度的四氧化三钴薄膜的人工光合作用转换效率,对比不同膜厚所对应的转换效率曲线筛选出最佳薄膜厚度。由于指数掺杂的杂质浓度是从材料的一表面到另一表面呈指数规律逐渐降低的,因此我们也可以计算并对比出太阳光是从杂质浓度高表面入射还是从掺杂浓度低的表面入射会导致较高的人工光合作用转换效率,并进一步通过对比筛选出此表面入射下不同薄膜厚度所对应的效率曲线以确定最佳膜厚。计算结果表明,阳光从杂质浓度较低的表面照射所导致的转换效率明显比从另一表面入射所得到的转换效率要高且最高的转换效率曲线所对应的膜厚在4.4μm附近。