[发明专利]用于水解离的串联光电化学电池

摘要

串联光电化学(PEC)电池，其包括与提供内偏压的电流匹配的光伏(PV)Si太阳能电池串联连接的氮化物PEC半导体。在PEC半导体和PV电池之间形成低电阻隧道结。串联PEC电池与反电极一起放置与水溶液接触，使得当暴露于太阳辐射时，PEC半导体利用高能光子裂解水，同时PV电池利用低能光子使串联PEC电池偏压，以消除费米能和氧化还原电势之间的势垒，从而在水溶液中引起自发的水解离成为氢和氧。n-型PEC半导体的导带边(CBE)位于费米稳定能附近，以降低PEC半导体和水溶液之间电荷转移的势垒。

主权项

一种光电化学(PEC)设备，用于当所述PEC设备暴露于光时通过解离水产生氢和氧，所述设备包括：串联光电化学(PEC)电池，所述串联PEC电池包括：光电化学(PEC)半导体，其包括感光材料，用于当暴露于光时吸收一部分太阳光谱以产生电子‑空穴对，其中所述PEC半导体包括在其间具有带隙的导带和价带，与所述PEC半导体串联连接的光伏(PV)电池，所述PV电池配置为当暴露于光时吸收一部分所述太阳光谱，以便为所述串联PEC电池产生偏压，其中所述PV电池包括在其间具有带隙的导带和价带；和与所述PV电池连接的欧姆接触；其中所述PEC半导体的所述导带和所述价带的一个与所述PV电池的所述价带和所述导带的相应另一个对准，以在所述PEC半导体和所述PV电池之间形成低电阻隧道结；与所述欧姆接触连接的反电极；其中所述串联PEC电池起工作电极的作用并且与所述反电极一起放置与水溶液接触，使得当暴露于光时，所述PV电池为所述串联PEC电池产生内偏压，同时所述PEC半导体产生电子‑空穴对，所述电子‑空穴对与在所述水溶液中存在的水相互作用，以引起所述水的解离，其包括产生氢的还原过程和产生氧的氧化过程。