[发明专利]一种硅基光电极、及其制备方法和用途在审
| 申请号： | 201910247967.2 | 申请日： | 2019-03-29 |
| 公开（公告）号： | CN109943857A | 公开（公告）日： | 2019-06-28 |
| 发明（设计）人： | 赵唱;郭北斗;宫建茹 | 申请（专利权）人： | 国家纳米科学中心 |
| 主分类号： | C25B1/04 | 分类号： | C25B1/04;C25B11/06;C23C16/455;C23C16/40;C23C16/02;C23C14/24;C23C14/16;C23C14/08;C22C19/03;C23C14/35;C23C28/00 |
| 代理公司： | 北京品源专利代理有限公司 11332 | 代理人： | 巩克栋 |
| 地址： | 100190 北*** | 国省代码： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 保护层 钝化层 光电极 硅基 催化 缓冲层 制备 空穴 致密 电催化活性 薄膜材料 费米能级 光电性能 依次设置 表面态 动力学 硅表面 过电势 热力学 电极 钉扎 复合 | ||
1.一种硅基光电极，其特征在于，所述硅基光电极包括Si层和依次设置于所述Si层表面的钝化层、缓冲层和催化保护层；所述催化保护层为过渡金属Fe掺杂NiOx层，所述催化保护层的厚度为20～80nm，所述缓冲层为Ni层；
所述硅基光电极采用如下方法进行制备，所述方法包括如下步骤：
在Si层表面依次生长钝化层、缓冲层和催化保护层，所述催化保护层的生长方法为反应磁控溅射法，得到硅基光电极；所述反应磁控溅射的气氛为Ar和O2的混合气氛，所述混合气氛中Ar和O2的体积比为8～30:1，反应磁控溅射采用的靶材为镍铁合金，催化保护层的生长温度为100～400℃。
2.如权利要求1所述的硅基光电极，其特征在于，所述钝化层包括Al2O3层、TiO2层、SiOx层和ZrO层中的任意一种或至少两种的组合。
3.如权利要求1所述的硅基光电极，其特征在于，所述催化保护层中掺杂过渡金属的含量为5％～9％。
4.如权利要求3所述的硅基光电极，其特征在于，所述催化保护层中掺杂过渡金属的含量为7.5～8.0％。
5.如权利要求1所述的硅基光电极，其特征在于，所述钝化层的厚度为0.5～3nm。
6.如权利要求5所述的硅基光电极，其特征在于，所述钝化层的厚度为2～2.5nm。
7.如权利要求1所述的硅基光电极，其特征在于，所述缓冲层的厚度为1～8nm。
8.如权利要求7所述的硅基光电极，其特征在于，所述缓冲层的厚度为1.8～2.2nm。
9.如权利要求1所述的硅基光电极，其特征在于，所述催化保护层的厚度为55～60nm。
10.一种如权利要求1～9之一所述硅基光电极的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
在Si层表面依次生长钝化层、缓冲层和催化保护层，所述催化保护层的生长方法为反应磁控溅射法，得到硅基光电极；所述反应磁控溅射的气氛为Ar和O2的混合气氛，所述混合气氛中Ar和O2的体积比为8～30:1，反应磁控溅射采用的靶材为镍铁合金，催化保护层的生长温度为100～400℃。
11.如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述钝化层的生长方法为原子层沉积法。
12.如权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述钝化层的生长温度为100～250℃。
13.如权利要求12所述的制备方法，其特征在于，所述钝化层的生长温度为200℃。
14.如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述缓冲层的生长方法为热蒸镀法。
15.如权利要求14所述的制备方法，其特征在于，所述缓冲层的生长速率为
16.如权利要求15所述的制备方法，其特征在于，所述缓冲层的生长速率为
17.如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述反应磁控溅射的真空度为0.1～1Pa。
18.如权利要求17所述的制备方法，其特征在于，所述反应磁控溅射的真空度为0.2Pa。
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