[发明专利]光半导体、使用了它的光半导体电极和光电化学单元、以及能量系统

权利要求书

1.一种光半导体，是含有In、Ga、Zn、O和N的光半导体，其中，具有在通式：In_2xGa_2(1-x)O₃(ZnO)_y中、O的一部分由N置换了的组成，且x和y满足0.2＜x＜1以及0.5≤y。

2.根据权利要求1所述的光半导体，其中，在所述通式中，x为0.5。

3.根据权利要求2所述的光半导体，其中，在所述通式中，y为1以上、6以下。

4.根据权利要求3所述的光半导体，其中，在所述通式中，y为2或6。

5.根据权利要求1所述的光半导体，其中，具有纤维锌矿型结晶构造。

6.一种光半导体电极，其中，具有导电基板、和在所述导电基板上所设置的光半导体层，

在所述光半导体层中，

所述光半导体层的与所述导电基板的接合面邻近区域，由通式：In_2xGa_2(1-x)O₃(ZnO)_y所表示的组成物A构成，且x和y满足0.2＜x＜1以及0.5≤y，

所述光半导体层的表面邻近区域，由具有在所述通式中O的一部分被N置换了的组成的组成物B构成，

所述组成物A的费米能级比所述组成物B的费米能级大。

7.根据权利要求6所述的光半导体电极，其中，在所述通式中，x为0.5。

8.根据权利要求7所述的光半导体电极，其中，在所述通式中，y为1以上、6以下。

9.根据权利要求8所述的光半导体电极，其中，在所述通式中，y为2或6。

10.根据权利要求6所述的光半导体电极，其中，所述组成物B具有纤维锌矿型结晶构造。

11.根据权利要求6所述的光半导体电极，其中，所述光半导体层由以下第一层及第二层形成，即，

在所述导电基板上所配置的、含有所述组成物A的第一层；

在所述第一层上所配置的、含有所述组成物B的第二层。

12.根据权利要求6所述的光半导体电极，其中，在所述光半导体层中，氮元素的浓度沿着所述光半导体层的厚度方向、从所述接合面邻近区域朝向所述表面邻近区域增加。

13.一种光电化学单元，其中，具有：

光半导体电极，其含有导电基板和光半导体层，所述光半导体层配置在所述导电基板上、且含有权利要求1所述的光半导体；

相反极，其与所述导电基板电连接；

电解液，其与所述光半导体层和所述相反极的表面相接触，且含有水；

容器，其收容所述光半导体电极、所述相反极和所述电解液，

并且，通过对所述光半导体层进行光照射，而使氢发生。

14.一种光电化学单元，其中，具有：

权利要求6所述的光半导体电极；

与所述光半导体电极的导电基板电连接的相反极；

与所述光半导体电极的光半导体层和所述相反极的表面相接触、且含有水的电解液；

收容所述光半导体电极、所述相反极和所述电解液的容器，

并且，通过对所述光半导体层进行光照射，而使氢发生。

15.一种能量系统，其中，具有：

权利要求13或14所述的光电化学单元；

与所述光电化学单元经由第一配管连接，且使在所述光电化学单元内生成的氢得以贮藏的贮氢器；

与所述贮氢器经由第二配管连接，且将在所述贮氢器中所贮藏的氢转换成电力的燃料电池。