CN102858456B - 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 - Google Patents
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 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102858456B CN102858456B CN201180007084.6A CN201180007084A CN102858456B CN 102858456 B CN102858456 B CN 102858456B CN 201180007084 A CN201180007084 A CN 201180007084A CN 102858456 B CN102858456 B CN 102858456B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- photosemiconductor
- layer
- electrically
- electrode
- backing plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title abstract 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 56
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 38
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 36
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 27
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 70
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 44
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 43
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 43
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 27
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 15
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 33
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 abstract description 32
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 229910052984 zinc sulfide Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 35
- 239000003708 ampul Substances 0.000 description 18
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 18
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 17
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 16
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 12
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 11
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 10
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 7
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 5
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 5
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 5
- 238000012916 structural analysis Methods 0.000 description 5
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052752 metalloid Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002738 metalloids Chemical class 0.000 description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000026 X-ray photoelectron spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 2
- -1 oxonium ion Chemical class 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005546 reactive sputtering Methods 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 206010011224 Cough Diseases 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000005477 sputtering target Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0656—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants by electrochemical means
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
- C01B21/082—Compounds containing nitrogen and non-metals and optionally metals
- C01B21/0821—Oxynitrides of metals, boron or silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/453—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zinc, tin, or bismuth oxides or solid solutions thereof with other oxides, e.g. zincates, stannates or bismuthates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
- C04B35/62645—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering
- C04B35/62675—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering characterised by the treatment temperature
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/50—Processes
- C25B1/55—Photoelectrolysis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
- C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
- C01P2002/77—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by unit-cell parameters, atom positions or structure diagrams
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/80—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
- C01P2002/84—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70 by UV- or VIS- data
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/80—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
- C01P2002/85—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70 by XPS, EDX or EDAX data
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3284—Zinc oxides, zincates, cadmium oxides, cadmiates, mercury oxides, mercurates or oxide forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3286—Gallium oxides, gallates, indium oxides, indates, thallium oxides, thallates or oxide forming salts thereof, e.g. zinc gallate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/46—Gases other than oxygen used as reactant, e.g. nitrogen used to make a nitride phase
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/74—Physical characteristics
- C04B2235/76—Crystal structural characteristics, e.g. symmetry
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/80—Phases present in the sintered or melt-cast ceramic products other than the main phase
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/80—Phases present in the sintered or melt-cast ceramic products other than the main phase
- C04B2235/81—Materials characterised by the absence of phases other than the main phase, i.e. single phase materials
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
本发明的光半导体，是含有In、Ga、Zn、O和N的光半导体，具有在通式：In2xGa2(1-x)O3(ZnO)y(x和y满足0.2＜x＜1以及0.5≤y。)中、O的一部分由N置换了的组成，在所述通式中，优选x为0.5，此外优选y为1以上、6以下，更优选y为2或6。另外，本发明的光半导体，优选具有纤维锌矿型结晶构造。本发明的光半导体，可以实现更小的带隙，进行可视光的利用，并且载流子迁移率高，因此量子效率高，是优异的光半导体。
Description
技术领域
本发明涉及通过光的照射而使水分解的光半导体，和使用了它的光半导体电极及光电化学单元，以及使用了该光电化学单元的能量系统。
背景技术
历来，已知有通过对于作为光半导体发挥功能的半导体材料照射光，而使所述光半导体材料分解水，以提取氢和氧(例如，参照专利文献1)。在专利文献1中公开有一种技术，其是在电解液中配置n型半导体电极和相反极，对于n型半导体电极的表面照射光，从两电极的表面提取氢和氧。具体来说记述的是，作为n型半导体电极，使用TiO2电极等。
然而，TiO2(锐钛矿型)的带隙为380nm。因此，专利文献1所公示的半导体电极存在的问题是，只能利用大约1％的太阳光。
为了解决这一问题，专利文献2公开有一种使GaN(带隙：365nm，结晶构造：纤维锌矿型)中固溶有InN(结晶构造：纤维锌矿型)的单晶InzGa1-zN所制作的电极(0＜z＜1)。专利文献2所公开的气体发生装置，利用单晶InzGa1-zN，尝试使电极材料的带隙狭窄，即提高太阳光的利用效率。然而，在InzGa1-zN中，即使增加In的量，In0.2Ga0.8N(带隙：500nm)仍是界限。在InzGa1-zN中，若z＞0.2，则发生相分离。因此，InzGa1-zN难以通过增加In的量而使带隙更小。
如上述，在InzGa1-zN中，实现高In组成(In被高比率含有的组成)困难。另一方面，含有Ga和In的氧化物半导体的情况是，可以实现高In组成。在专利文献3中，作为高In组成的氧化物半导体，公开有InGaO3(ZnO)m(m为1～20的整数)。
【先行技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】特开昭51-123779号公报
【专利文献2】特开2003-24764号公报
【专利文献3】国际公开第二008/072486号手册
发明内容
本发明其课题在于，提供一种光半导体，其通过在使GaN中固溶有InN的单晶中实现高In组成，能够实现带隙更小的半导体材料、即能够利用可视光。此外，本发明其课题还在于，提供利用了这样的光半导体的光半导体电极及光电化学单元。此外，本发明其课题还在于，提供使用了所述光电化学单元的能量系统。
本发明者们，着眼于载流子的迁移率高且具有优异的半导体特性的铟(In)、镓(Ga)及锌(Zn)的氧化物。具体来说，本发明者们，着眼于将专利文献3所公开的高In组成的氧化物半导体的氧置换成氮。即，本发明者们着眼于，通过使结晶相为纤维锌矿型的InN、GaN和ZnO固溶，而让结晶相的至少一部分具有稳定的纤维锌矿型，并且，能够得到带隙小的半导体材料的可能性。
其结果是，本发明者们达成了本发明的光半导体，其是含有In、Ga、Zn、O及N的光半导体，具有在通式：In2xGa2(1-x)O3(ZnO)y(x和y满足0.2＜x＜1以及0.5≤y。)中、O的一部分由N置换了的组成。
本发明的光半导体电极，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：In2xGa2(1-x)O3(ZnO)y(x和y满足0.2＜x＜1以及0.5≤y。)所代表的组成物A构成，
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。
本发明的第一光电化学单元具有如下：
光半导体电极，其含有导电基板和光半导体层，该光半导体层配置在所述导电基板上、且含有上述本发明的光半导体；
与所述导电基板电连接的相反极；
与所述光半导体层和所述相反极的表面相接触的且含有水的电解液；
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。
本发明的第二光电化学单元，具有如下：
光半导体电极，其具有导电基板、和在所述导电基板上所设置的半导体层，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：In2xGa2(1-x)O3(ZnO)y(x和y满足0.2＜x＜1以及0.5≤y。)所表示的组成物A构成；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；
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。
本发明的能量系统，具有如下：
上述本发明的第一或第二光电化学单元；
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，且将在所述贮氢器内所贮藏的氢转换成电力的燃料电池。
本发明的光半导体，结晶相有纤维锌矿型的InN、GaN和ZnO固溶，结晶相的至少一部分具有稳定的纤维锌矿型。此外，本发明的光半导体，与使GaN中固溶InN的现有的氮化物半导体比较，具有高In组成。因此，本发明的光半导体，可以实现更小的带隙，进行可视光的利用。此外，本发明的光半导体，因为载流子迁移率高，所以量子效率高，是优异的光半导体。由此，本发明的光半导体，例如，能够有效地利用太阳光，并且具有高量子效率的光半导体性能。
本发明的光半导体电极，在光半导体层的表面邻近区域的材料中，使用的是具有与本发明的光半导体同样组成的组成物B。由此，本发明的光半导体电极，具有与本发明的光半导体所能够得到的效果同样的效果。此外，在光半导体层与导电基板的接合面邻近区域，使用的是组成物A。就组成物A而言，氧未由氮置换，而含有Ga、In和Zn的氧化物，且其费米能级比组成物B高。如此，由于光半导体层含有组成物A和组成物B，从而光半导体层的电荷分离能力提高。其结果是，量子效率进一步提高。
本发明的第一和第二光电化学单元，利用本发明的光半导体。本发明的第一和第二光电化学单元，在由本发明的光半导体所得到的效果下，能够使来自光的照射的氢生成反应的量子效率提高。本发明的能量系统，因为具有这样的光电化学单元，所以能够高效率地供电。
附图说明
图1是表示构成本发明的一实施方式的光半导体电极的，导电基板、光半导体层的表面邻近区域和光半导体层的与导电基板的接合面邻近区域在接合前的能带构造的模式图
图2是表示构成本发明的一实施方式的光半导体电极的，导电基板、光半导体层的表面邻近区域和光半导体层的与导电基板的接合面邻近区域在接合后的能带构造的模式图
图3是表示在作为比较方式的光半导体电极中，构成该光半导体电极的导电基板、光半导体层的表面邻近区域和光半导体层的与导电基板的接合面邻近区域在接合后的能带构造的模式图
图4是表示本发明的一实施方式的光电化学单元的构成的概略图
图5是表示本发明的一实施方式的光电化学单元的工作的概略图
图6是表示本发明的一实施方式的能量系统的构成的概略图
图7是表示图6所示的能量系统内的光电化学单元的构成的概略剖面图
图8A～图8C表示本发明的实施例1的光半导体的UV-vis扩散反射光谱的图
图9是表示本发明的实施例2的光半导体的XRD图表的图
图10是表示本发明的实施例2的XPS光谱(N1s)的图
图11A～图11C是表示本发明的实施例2的XPS光谱的图
图12是表示本发明的实施例2的光半导体的UV-vis扩散反射光谱的图
图13是表示在InGaZn2O5和InGaZn6O8的氧的一部分由氮置换所得到的光半导体中，其结晶构造及其第一原理计算结果的图
图14是表示本发明的实施例3的光半导体的XRD图表的图
图15是表示本发明的实施例3的光半导体的UV-vis扩散反射光谱的图
图16是表示在In3GaZn4O10的氧的一部分由氮置换所得到的光半导体中，其结晶构造及其第一原理计算结果的图
具体实施方式
(实施方式1)
本发明的实施方式1的光半导体，是含有In、Ga、Zn、O和N的光半导体，且具有在通式：In2xGa2(1-x)O3(ZnO)y(x和y满足0.2＜x＜1以及0.5≤y。)中、O的一部分由N置换了的组成。
具有这样的组成的光半导体，通过结晶相为纤维锌矿型的InN、GaN和ZnO固溶，从而具有结晶相的至少一部分为稳定的纤维锌矿型。此外，该光半导体因为具有高比率含有In的高In组成，所以相比在GaN中使InN固溶的单晶(InzGa1-zN)所构成的现有的光半导体，具有更小的带隙。出于这些理由，该光半导体是具有优异的半导体特性的光半导体，例如，能够有效地利用太阳光，并且能够取得高量子效率的光半导体性能。
本发明的光半导体，上述通式中，优选x＝0.5。
本发明的光半导体在具有这一构成的情况下(具有在通式：In2xGa2(1-x)O3(ZnO)y(x＝0.5且0.5≤y)中、O的一部分由N置换了的组成时)，能够实现InzGa1-zN所不能实现的高In组成，并且带隙在900nm附近。这样的带隙，例如，对于水的光分解(要求吸收波长端为1000nm以下的带隙的用途)来说，从提高太阳光的利用效率的观点而言是最佳的。
还有，在本发明的光半导体中，优选满足x＝0.5的理由，除了最适合水的光分解以外，还由于InGaO3(ZnO)y和所述化合物的氧的一部分由氮置换的组成物非常稳定。本发明的光半导体，因为ZnO固溶，所以是比较稳定的化合物。因此，即使是以高比率含有In时，也如InzGa1-zN这样不会发生相分离。其结果是，能够在所述通式中达到x＞0.2，由此能够实现现有的InzGa1-zN所不能实现的狭窄的带隙。如此，根据本发明，ZnO的固溶效果得到发挥，能够得到新的光半导体。
另外，在本发明的光半导体中，优选在上述通式中y为1以上、6以下。
本发明的光半导体具有该组成时(具有在通式：In2xGa2(1-x)O3(ZnO)y(x＝0.5且1≤y≤6)中、O的一部分由N置换了的组成时)，本发明的光半导体，容易实现单一相，能够具有优异的光半导体性能。
还有，由于更容易得到单一相的光半导体，所以在上述通式中期望y是整数。但是，只要化学计量成立，则y的值不限于整数。例如，如果y是3/2，本发明的光半导体为In2Ga2O6(ZnO)3。
本发明的光半导体，优选在上述通式中y为2或6。
本发明的光半导体具有这一组成时(具有在通式：In2xGa2(1-x)O3(ZnO)y(x＝0.5且y＝2或6)中、O的一部分由N置换了的组成的情况)，该光半导体由稳定的纤维锌矿型结晶构造构成取得。因此，In2xGa2(1-x)O3(ZnO)y的氧晶格的一部分能够容易地由氮置换。其结果是，能够更容易地得到单一相的光半导体。
本发明的光半导体，只要具有在通式：In2xGa2(1-x)O3(ZnO)y(x和y满足0.2＜x＜1以及0.5≤y。)中、O的一部分由N置换了的组成即可。因此，置换O的N的量没有特别限定。但是，若光半导体所含的阳离子(In、Ga和Zn)全部成为相同的纤维锌矿型结晶构造，则能够彼此固溶，因此稳定而优选。即，优选光半导体的结晶构造为纤维锌矿构造。为此，Ga离子要求为GaN，In离子要求为InN，Zn离子要求为ZnO。因此，优选由N置换O，直至光半导体的结晶构造成为纤维锌矿型。
(实施方式2)
本发明的光半导体电极，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：In2xGa2(1-x)O3(ZnO)y(x和y满足0.2＜x＜1以及0.5≤y。)所表示的组成物A构成。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。还有，组成物A的费米能级和组成物B的费米能级的调整，例如，通过材料合成时的温度来控制氧和氮的晶格缺陷的数量、或可以通过掺杂Si进行。
在本发明的光半导体电极中，光半导体层的表面邻近区域由组成物B构成。组成物B与实施方式1所说明的本发明的光半导体相同。因此，本发明的光半导体电极能够有效地利用太阳光，并且具有高量子效率的光半导体性能。此外，构成本发明的光半导体电极的光半导体层，含有组成物A和组成物B，并且具有上述这样的构成，因此电荷分离能力提高。因此，本发明的光半导体电极，量子效率进一步提高。运用图1、图2和图3说明这一原理。在本实施方式中举例说明的情况是，光半导体层由配置在导电基板上的、含有所述组成物A的第一层和在所述第一层上所配置的且含有所述组成物B的第二层形成。第一层也可以实质上由组成物A构成。另外，第二层也可以实质上由组成物B构成。还有，在此所说的“第一层实质上由组成物A构成”，不仅包括第一层只由组成物A形成的情况，而且还包括第一层微量地含有组成物A以外的成分作为杂质等的情况。同样地，在“第二层实质由组成物B构成”中，不仅包括第二层只由组成物B形成的情况，也包括第二层微量含有组成物B以外的成分作为杂质等的情况。因此，在此情况下，在第一层和第二层中也可以微量含有杂质等其他的成分(例如1原子％以下，优选为0.001原子％以下)。
图1表示以真空能级为基准，导电基板21、由具有In2xGa2(1-x)O3(ZnO)y的组成的组成物A所构成的第一层22、和由组成物A的氧的一部分被氮置换了的组成物B所构成的第二层23的能级。第一层22和第二层23的传导带(也称导带)的能带边缘EC1和EC2，由阳离子In、Ga和Zn的s和p轨道的混成轨道构成，因此大致相同。另一方面，第一层22的价电子带(也称价带)的能带边缘Ev1由氧的p轨道构成，相对于此，第二层23的价电子带的能带边缘Ev2由氧的p轨道和氮的p轨道的混成组合构成。因此，能级Ev2的一方比Ev1高。
在此，第一层22(组成物A)的费米能级EF1、比第二层23(组成物B)费米能级EF2高时，若导电基板21和第一层22和第二层23接合，则按照使费米能级一致的方式而价电子带和传导带迁移。由此，能够得到图2所示这样的能级，导电基板21、第一层22和第二层23的接合成为欧姆接合。其结果是，若对于第二层23照射太阳光，则在第二层23的照射到光的部分，分别在传导带产生电子、在价电子带产生空穴。这时产生的空穴，沿着价电子带的能带边缘，迁移到第二层23的表面。另一方面，电子沿着价电子带的能带边缘，从第二层23经由第一层22，迁移至导电基板21。其结果是，由于照射到光而发生的电子和空穴被彼此分离。如此，能够得到具有优异的电荷分离能力的光半导体层24。
另一方面，作为比较方式，对于第一层22的费米能级EF1比第二层23的费米能级EF2低的情况进行研究。这种情况下，若导电基板21和第一层22和第二层23接合，则按照使费米能级一致的方式而价电子带和传导带迁移。由此，能够得到图3所示这样的能级，导电基板21、第一层22和第二层23的接合成为肖特基结。其结果是，在第二层23成为方阱势。因此，对于第二层23照射太阳光，在第二层23的照射到光的部分，即使分别在传导带产生电子、在价电子带产生空穴，仍会发生电子和空穴的再结合。如此，第一层22的费米能级EF1比第二层23的费米能级EF2低时，光半导体层24的电荷分离能力降低。
在本实施方式中，光半导体层24具有：在由组成物A构成的第一层22上设置有由组成物B构成的第二层23的双层构造。该光半导体层24，例如能够通过如下方式制作，即，使用In2xGa2(1-x)O3(ZnO)y靶，在氧气氛中进行溅射成膜之后，接着在氮气氛中进行溅射成膜。
还有，构成本发明的光半导体电极的光半导体层，不限定为双层构造。也可以采用如下方式制作光半导体层，即，使用In2xGa2(1-x)O3(ZnO)y作为溅射靶，成膜开始是在氧气氛中，之后慢慢使之向氮气氛倾斜(使气氛中的氮浓度增加)。根据该方法制作光半导体层，具有组成从组成物A向组成物B倾斜的层构造。在此，所谓组成从组成物A向组成物B倾斜的层构造，意思是满足以下的(1)和(2)的条件的构造。
(1)光半导体层中的接合面邻近区域为组成物A，光半导体层中表面邻近区域为组成物B。
(2)在光半导体层中，氮元素的浓度沿着光半导体层的厚度方向，从接合面邻近区域朝向表面邻近区域增加。
具有这样的组成倾斜的层构造的光半导体层，相比具有双层构造的情况，因为电荷分离能力高，所以优选。
在构成本发明的光半导体电极的导电基板中，例如，能够使用Ti、Ni、Ta、Al、Cu和Ag等的金属，或使用ITO(Indiuy Tin Oxide)和FTO(Fluorine doped Tin Oxide)等的导电性材料。另外，也可以使用具有In、Ga和Zn的氧化物的层的基板。具体来说，可以使用具有In2xGa2(1-x)O3(ZnO)y且x和y满足0.2＜x＜1和0.5≤y的组成物的层的基板。这样的基板具有导电基板和组成物B两方的作用，而且构成简单有用。
(实施方式3)
对于本发明的一实施方式的光电化学单元进行说明。
本实施方式的光电化学单元具有如下：光半导体电极、相反极、含有水的电解液、收容这些的容器。光半导体电极含有如下：导电基板；配置在所述导电基板上的、含有如实施方式1中所说明的这种本发明的光半导体的光半导体层。相反极与光半导体电极的导电基板电连接。电解液与光半导体层和相反极的表面接触。光电化学单元通过对光半导体层照射光、而使氢发生。
根据这一构成，光激发的光半导体的电荷分离发生，因此能够提高量子效率。此外，由于电荷分离而生成的电子和空穴，各自被分给相反极和光半导体电极，因此能够在互不相同的电极表面上使氢和氧发生。即，能够使氢和氧分离地生成。运用图4说明本发明的光电化学单元。如图4所示，本实施方式的光电化学单元100，具有如下：光半导体电极120；作为与光半导体电极120成对的电极的相反极130；含有水的电解液140；收容光半导体电极120、相反极130和电解液140的且具有开口部的容器110。
在容器110内，光半导体电极120和相反极130以其表面与电解液140接触的方式配置。光半导体电极120具有导电基板121、和在导电基板121上所配置的光半导体层124。容器110之中的、与配置在容器110内的光半导体电极120的光半导体层124对置的部分(以下，简称为光入射部112)，由使太阳光等的光透过的材料构成。
光半导体电极120的导电基板121和相反极130，经由导线150电连接。还有，在此所谓的相反极，意思是在与光半导体电极之间不经由电解液而进行电子授受的电极。因此，本实施方式的相反极130，只要与构成光半导体电极120的导电基板121电连接即可，与光半导体电极120的位置关系等没有特别限定。还有，在本实施方式中，光半导体层124由n型半导体形成。因此，相反极130成为从光半导体电极120不经由电解液140而接收电子的电极。接下来，运用图5，对于本实施方式的光电化学单元100的工作进行说明。
从光电化学单元100的容器110的光入射部112，对于配置在容器110内的光半导体电极120的光半导体层124照射太阳光。由此，在光半导体层124的照射到光的部分(在本实施方式中，光半导体层124的表面邻近区域124-NS)，在传导带产生电子，在价电子带产生空穴。因为本发明的光半导体是n型半导体，所以光半导体层124的表面124-S的电位比光半导体层124的内部124-B的电位高。因此，这时产生的空穴，沿着价电子带的能带边缘Ev，移到到光半导体层124的表面124-S。由此，在光半导体层124的表面124-S，依据下述反应式(1)而使水被分解，氧发生。另一方面，电子沿着传导带的能带边缘EC，从光半导体层124的表面邻近区域124-NS，经由光半导体层的内部124-B，迁移到导电基板121。迁移到导电基板121的电子，经由导线150，迁移到与导电基板121电连接的相反极130侧。由此，在相反极130的表面，依据下述反应式(2)而氢发生。
4h++2H2O→O2↑+4H+ (1)
4E-+4H+→2H2↑ (2)
因为本发明的光半导体具有优异的半导体特性，所以光半导体层124中空穴与电子再结合概率低。此外，本发明这样的具有光半导体电极和相反极的光电化学单元，空穴和电子发生电荷分离，分别被分到光半导体电极和相反极。由此，不仅可以使光的照射带来的氢生成反应的量子效率提高，而且可以进一步使氢和氧分离发生(在不同的电极表面上使之发生)。
在导电基板121中，未由光半导体层124被覆的部分，优选由例如树脂等的绝缘体被覆。若是如此，则能够防止未由光半导体层124被覆的导电基板121的部分溶解到电解液140内。
作为相反极130，优选使用过电压小的材料。例如，在相反极130中使用Pt、Au、Ag、Fe、Ni等金属触媒，因为可提高相反极130的活性而优选。电解液140是含有水的电解液即可。含有水的电解液可以是酸性，也可以是碱性。在光半导体电极120与相反极130之间配置固体电解质时，光半导体电极120的光半导体层124的表面和相反极130的表面所接触的电解液140，也可以置换成作为电解用水的纯水。
还有，也可以将本实施方式的光电化学单元的光半导体电极，置换成实施方式2中所说明的本发明的那种光半导体电极。根据这样的构成，能够得到与本实施方式的光电化学单元同样的效果，并且，还能够实现更高的电荷分离能力。
(实施方式4)
对于本发明的一实施方式的能量系统进行说明。
本实施方式的能量系统，具有如下：如实施方式3中所说明的那种本发明的光电化学单元；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所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、且将在所述贮氢器所贮藏的氢转换成电力的燃料电池。根据这一构成，能够构筑高效率、且根据需要引出电力的系统。还有，本实施方式的能量系统，也可以还具有积蓄由所述燃料电池转换的电力的蓄电池。接下来，一边参照图6和图7，一边对于本实施方式的能量系统200的工作进行说明。
本实施方式的能量系统200，具有光电化学单元300、贮氢器230、燃料电池240、蓄电池250。
如图7所示，光电化学单元300具有框体(容器)304、隔板306、光半导体电极320、相反极309。框体304的内部，被隔板306分离出第一室312和第二室314这2个室。在第一室312和第二室314中，分别收容有含有水的电解液301。
在第一室312内，在与电解液301接触的位置配置有光半导体电极320。光半导体电极320具有导电基板321和在导电基板321上所配置的光半导体层324。另外，第一室312具有如下：用于排放在第一室312内发生的氧的第一排气口316；和用于向第一室312内供给水的给水口317。框体304之中的、与在第一室312内所配置的光半导体电极320的光半导体层324对置的部分(以下，简称为光入射部305)，由使太阳光等的光透过的材料构成。
另一方面，在第二室314内，在与电解液301接触的位置配置有相反极309。另外，第二室314具有用于排放在第二室314内发生的氢的第二排气口318。
光半导体电极320的导电基板321和相反极309，由导线350电连接。
本实施方式的光半导体电极320和导电基板321，分别与实施方式3中说明的光半导体电极120和导电基板121具有相同的构成。
隔板306由具有如下功能的材料形成：使电解液301透过，遮断在第一室312和第二室314内发生的各气体。作为隔板306的材料，例如可列举高分子固体电解质等的固体电解质。作为高分子固体电解质，例如可列举ナフイオン(Nafion注册商标)等的离子交换膜。通过使用这样的隔板来将容器的内部空间分成2个区域，在一方的区域，电解液与光半导体电极的表面(光半导体层)接触，在另一方的区域，电解液与相反极的表面接触。根据这样的构成，能够容易地分离在容器的内部发生的氧和氢。
在本实施方式中，使用具有图7所示的构成的光电化学单元300。但是，用于本实施方式的能量系统200的光电化学单元并不限于此。只要是本发明的光电化学单元即可以利用，也能够使用例如图4所示的光电化学单元100。
贮氢器230经由第一配管232与光电化学单元300的第二室314连接。作为贮氢器230，例如能够由如下构成：压缩在光电化学单元300中生成的氢的压缩机；贮藏由压缩机压缩的氢的高压氢气瓶。
燃料电池240具有发电部242和用于控制发电部242的燃料电池控制部244。燃料电池240经由第二配管246与贮氢器230连接。在第二配管246上设有截流阀248。作为燃料电池240，例如能够使用高分子固体电解质型燃料电池。
蓄电池250的正极和负极，由第一配线252和第二配线254分别与燃料电池240的发电部242的正极和负极电连接。在蓄电池250上，设有用于计测蓄电池250的残存容量的容量计测部256。作为蓄电池250，例如能够使用锂离子电池。
接下来，对于本实施方式的能量系统200的工作进行说明。
若通过光电化学单元300的光入射部305，对于配置在第一室312内的光半导体电极320的光半导体层324的表面照射太阳光，则在光半导体层324内产生电子和空穴。这时产生的空穴，沿着光半导体层324的价电子带的能带边缘迁移到表面邻近区域。由此，在光半导体层324的表面，依据上述反应式(1)使水被分解，氧发生。
另一方面，电子从光半导体层324的与导电基板321的接合面邻近区域，沿着导电基板321与光半导体层324的接合形成的传导带的能带边缘，移到导电基板321。迁移到导电基板321的电子，经由导线350迁移到与导电基板321电连接的相反极309侧。由此，在相反极309的表面，依据上述反应式(2)而氢发生。
在第一室312内发生的氧，从第一排气口316被排放到光电化学单元300外。另一方面，在第二室314内发生的氢，经由第二排气口318和第一配管232被供给到贮氢器230内。
在燃料电池240中进行发电时，根据来自燃料电池控制部244的信号，截流阀248被打开，在贮氢器230内所贮藏的氢，通过第二配管246被供给到燃料电池240的发电部242。
在燃料电池240的发电部242中所发的电，经由第一配线252和第二配线254被蓄积在蓄电池250内。在蓄电池250内所蓄积的电，通过第三配线260和第4的配线262，被供给到家庭、企业等。
根据本实施方式的光电化学单元300，能够使光的照射带来的氢生成反应的量子效率提高。因此，根据具有这样的光电化学单元300的本实施方式的能量系统200，能够高效率地供给电力。
实施例
(实施例1)InGaO3(ZnO)y的氮化
(氮化方法)
对于在In2xGa2(1-x)O3(ZnO)y中满足x＝0.5的氧化物，进行氮化。将In2Ga2ZnO7(y＝1/2)、InGaZnO4(y＝1)、InGaZn2O5(y＝2)、InGaZn6O9(y＝6)、InGaZn7O10(y＝7)的各粉末2g，分别放入氧化铝舟皿。将其设置在内径的石英管的中心部。其后，一边使石英管中流通氨水1L/min，一边使距石英管的中心部前后150mm由环状炉以650℃加热4小时。
(XRD构造分析)
关于In2Ga2ZnO7(y＝1/2)、InGaZnO4(y＝1)、InGaZn2O5(y＝2)、InGaZn6O9(y＝6)，在氮化前后峰值有一些向高角侧偏移。但是，在氮化前后的峰值未见变化。相对于此，InGaZn7O10(y＝7)确认到InGaZn6O9(y＝6)的峰值。
(重量变化)
在In2Ga2ZnO7(y＝1/2)中，确认到大约10％的重量减少。此外，在石英管的氨水的出口侧的石英管的壁上，确认到有类似金属附着。其他的重量变化几乎未确认到。
(UV-vis扩散反射光谱)
图8A～图8C分别表示氮化前后的InGaZnO4(y＝1)、InGaZn2O5(y＝2)和InGaZn6O9(y＝6)的UV-vis扩散反射光谱。由图8A～图8C可知，在400～700nm附近发生新的吸收。认为只是由于400nm附近的吸收端残留，所以氧化物残留。
(考察)
InGaO3(ZnO)y的氮化，从稳定性的观点出发，y＝1以上、6以下优异。此外，InGaO3(ZnO)y通过氮化成为在可视光中具有吸收的组成物。然后，在这些组成物中，在XRD分析中，虽然与氮化前比较，峰值有所偏移，但是没有出现新的峰值。由此认为，在这些组成物中，掺杂程度的氮的置换进行。
(实施例2)InGaO3(ZnO)y氮化温度变化
在In2xGa2(1-x)O3(ZnO)y中，对于满足x＝0.5和y＝2的氧化物，确认由氮化温度造成的变化。首先，将InGaZn2O5的粉末2g放入氧化铝舟皿中。将其设置在内径的石英管的中心部。其后，一边使石英管中流通氨水1L/min，一边对于距石英管的中心部前后150mm用环状炉以650℃、700℃、750℃、800℃分别加热8小时间。
(重量变化)
氮化温度650～750℃时，在氮化前后几乎未确认到重量变化。但是，在氮化温度800℃时，确认到由于氮化导致大约50％的重量减少。此外，在石英管的氨水的出口侧的石英管的壁上也确认到有类似金属附着。
(XRD构造分析)
图9表示氮化前后的XRD构造分析的结果。在上段中示出所得到的组成物的数据。在下段中示出材料的基本数据。在氮化温度650～700℃时，在氮化前后，峰值有一些向高角侧偏移，但氮化前后的峰值未见变化。相对于此，在氮化温度750℃时，峰值大而偏移到高角侧，也出现有新的峰值。另外，在氮化温度800℃时，在650～750℃的情况下所得到的峰值消失，GaN和InN的峰值出现。
(XPS元素分析)
图10表示氮化前后的氮原子N1s峰值的变化。即使未处理，在393eV附近和397eV附近也检测出峰值。但是，这些峰值被认为是吸附在InGaZn2O5上的氮所引起的。在氮化温度700～750℃时，除此之外，在395eV附近还出现新的峰值。这被认为是由于氮化导致从InGaZn2O5的氧原子置换的氮原子所引起的。另外，在图11A～图11C中，分别示出氮化前后的金属原子In、Ga和Zn的In的3d5/2峰值、Ga的2p3/2峰值、Zn的2p3/2峰值的化学偏移。未处理时，在氧化物区域有峰值位置。但是，经过氮化，金属元素的周围的氧被置换成氮，因此可知向低结合能侧偏移。特别地，是不是因为In和Ga再邻接的氧被置换，所以偏移幅度大。
(UV-vis扩散反射光谱)
图12表示氮化前后的UV-vis扩散反射光谱的结果。在氮化温度650～700℃时，可知在400～700nm附近产生新的吸收。认为只是由于400nm附近的吸收端残留，所以氧化物残留。相对于此，在氮化温度750℃时，在400～900nm附近再发生吸收，又未确认到氧化物的吸收端。由此认为，氮化温度750℃时，氧化物完全被进行氮置换。另外，氮化温度800℃时，吸收发生蓝色偏移，在400～500nm附近发生吸收。
(考察)
关于InGaZn2O5(y＝2)，在氮化温度650～700℃时，由XRD分析只确认到峰值的偏移，未出现新的峰值。此外，由于通过XPS元素分析检测出氮，所以认为氮带来的置换是掺杂程度。但是，在氮化温度750℃时，经XRD分析，峰值向高角侧偏移，也出新的峰值。此外，通过XPS元素分析检测到新的氮種(395eV)、金属原子的峰值从氧化物的峰值位置偏离，偏移至低结合能侧、未确认到氧化物的吸收端，因此认为，氧化物被氮化，变成氧氮化物(InGaN2(ZnO)2)。另外，在氮化温度800℃时，经XRD分析，GaN和InN的峰值出现，吸收发生蓝色偏移。为此，InGaZn2O5(y＝2)相分离，Zn升华，能够推定为GaN和InN的混合物。因此，在In2xGa2(1-x)O3(ZnO)y中，为了使满足x＝0.5和y＝2的氧化物得以氮化，合成本发明的组成物，所以确认了期望以650～750℃进行氮化，更优选期望的750℃的氮化。
另外，同样的特性也在InGaZn6O9(y＝6)中可见。
另一方面，InGaZnO4(y＝1)，在氮化温度650～750℃的范围，示出相同的特性。在氮化温度750℃以上时，可见分解，未见氧化物完全地变成氧氮化物(InGaN2(ZnO))的特性。
对于这一现象进行说明。InGaO3(ZnO)y变成氧氮化物时，若构成的阳离子In、Ga和Zn全部成为相同的纤维锌矿型结晶构造，则能够彼此固溶，因此稳定。为此，要求Ga离子成为GaN，In离子成为InN，Zn离子所为ZnO。即，推定InGaN2(ZnO)y为稳定构造。这暗示着，根据图11A～图11C所示的XPS元素分析的结果，若进行氮化，则In和Ga发生显著偏移，相对于此，Zn的偏移小。因此可知，关于结晶构造，若考虑结晶中的氧离子和氮离子的配置等对称性，则能够选取结晶构造简单、即稳定的纤维锌矿型结晶构造的，在y＝1～6之中，如图13所示，是InGaZn2O5(y＝2)和InGaZn6O9(y＝6)。其结果认为对应如下：InGaZn2O5(y＝2)和InGaZn6O9(y＝6)能够形成氧氮化物，InGaZnO4(y＝1)不能形成氧氮化物。
另外，关于图13所示的构造，根据第一原理计算计算带隙。其结果也示出在图13中。虽然与UV-vis扩散反射光谱所测量的实测值相去甚远，但由于能够计算带隙，所以可知图13所示的构造是稳定构造。
(实施例3)In2xGa2(1-x)O3(ZnO)2的氮化温度变化
(氮化方法)
在In2xGa2(1-x)O3(ZnO)y中，对于满足x＝3/4和y＝2的氧化物，确认氮化温度带来的变化。将In3GaZn4O10的粉末2g放入氧化铝舟皿。将其设置在内径的石英管的中心部。其后，一边使石英管中流通氨水1L/min，一边对于距石英管的中心部前后150mm用环状炉以650℃、670℃、720℃分别进行4小时加热。
(重量变化)
在氮化温度650℃时，几乎未确认到重量变化。在氮化温度670℃时，确认到有大约5％的重量减少。在氮化温度720℃时，确认到有大约18％的重量减少。此外，在氮化温度720℃时，确认到石英管的氨水的出口侧的石英管的壁上有类似金属附着。
(XRD构造分析)
图14表示氮化前后的XRD构造分析的结果。在上段示出所得到的组成物的数据。在下段示出材料的基本数据。在氮化温度650℃时，氮化前后的峰值未见变化。相对于此，在氮化温度670℃以上时出现新的峰值。另外，在氮化温度720℃时，出现In0.1Ga0.9N的峰值。由此可知，氮化温度720℃时，In3GaZn4O10分解。
(UV-vis扩散反射光谱)
图15表示氮化前后的UV-vis扩散反射光谱的结果。氮化温度650～670℃下，可知在400～1000nm附近产生新的吸收。相对于此，在氮化温度720℃时，600～1000nm附近的吸收消失，500nm附近的吸收残留。该吸收推测是因为存在In0.1Ga0.9N。
(考察)
关于In3GaZn4O10(x＝3/4)，在氮化温度650℃下，由XRD分析只确认到峰值的偏移，未出现新的峰值。由此认为，氮进行的置换为掺杂程度。但是，在氮化温度670℃时，XRD分析中峰值向高角侧偏移，还出现新的峰值。此外，未确认到400nm附近的氧化物的吸收端。出于这些理由，认为氧化物被氮化，变成氧氮化物。另一方面，在氮化温度720℃时，XRD分析中出现GaN和InN的峰值，吸收发生蓝色偏移。由此能够推定，In3GaZn4O10(x＝3/4)发生相分离，Zn升华，成为含有In0.1Ga0.9N的混合物。因此，在In2xGa2(1-x)O3(ZnO)y中，为了使满足x＝3/4和y＝2的氧化物氮化，合成本发明的组成物，优选以650～670℃进行氮化，更优选以670℃进行氮化。
对于该现象进行说明。In3GaZn4O10(x＝3/4)变成氧氮化物时，若构成的阳离子In、Ga和Zn合部成为相同的纤维锌矿型结晶构造，则能够彼此固溶，因此稳定。为此，要求Ga离子成为GaN，In离子成为InN，Zn离子成为ZnO。即推定In3GaZn4N4O4为稳定构造。此外，对于In3GaZn4N4O4，根据第一原理计算计算带隙。其结果示出在图16中。虽然与UV-vis扩散反射光谱所测量的实测值相去甚远，但由于能够计算带隙，所以可知图16所示的构造是稳定构造。因此，氮化温度720℃时所得到的氧氮化物推定为In3GaZn4N4O4。
(实施例4)光电化学单元
在实施例4中，制作具有图4所示的构成的光电化学单元。运用图4对于本实施例的光电化学单元100进行说明。
如图4所示，本实施例的光电化学单元100，具有在上部有开口部的矩形的玻璃容器110、光半导体电极120和相反极130。在玻璃容器110内，作为电解液140，收容有1mol/L的H2SO4水溶液。
光半导体电极120通过以下的步骤制作。作为导电基板121，在边长1cm的玻璃基板上，首先通过溅射法形成膜厚150nm的ITO膜(片状电阻10Ω/□)。其次，在导电基板121上形成光半导体层124。光半导体层124通过使用InGaZn2O5靶、且使室内的氮压为0.1Pa、并通过反应性溅射法制作。由此，InGaZn2O5的氧的一部分由氮置换了的组成物所构成的、具有厚度500nm的光半导体层124被制作出来。还有光半导体电极120其配置方式为，使光半导体层124的表面与玻璃容器110的光入射面112对置。
作为相反极130，使用白金板。光半导体电极120的导电基板121和相反极130，通过导线150被电连接。在光半导体电极120-相反极130间流通的电流，由电流计160测量。
(实施例5)
除了光半导体层124由不同的方法制作这一点以外，以与实施例4同样的方法，制作实施例5的光电化学单元。为了制作实施例5的光半导体层124，首先，使用InGaZn2O5靶，使室内的氧分压为0.1Pa，通过溅射法制作厚度150nm的InGaZn2O5。其后，作为InGaZn2O5靶，使室内的氮压为0.1Pa，通过反应性溅射法，以500nm的厚度形成氧的一部分由氮置换的组成物。
(实施例6)
除了光半导体层124以不同的方法制作这一点以外，以与实施例4同样的方法，制作实施例6的光电化学单元。实施例6的光半导体电极120的制作步骤如下。
首先，制作导电基板121。在边长1cm的蓝宝石基板上，使用InGaZn2O5靶，使室内的氧分压为0.1Pa，通过溅射法以800nm的厚度形成InGaZn2O5膜。将所得到的带InGaZn2O5膜的基板作为导电基板121。
其次，制作光半导体层124。将含有所形成的厚度800nm的InGaZn2O5膜的导电基板121放在氧化铝舟皿中。将其设置在内径的石英管的中心部。其后，一边使石英管中流通氨水1L/min，一边对于距石英管的中心部前后150mm用环状炉以650℃加热2小时。由此，厚度800nm的InGaZn2O5膜之中，在距表面大约500nm的厚度范围，置换成氧的一部分由氮置换的组成物。还有，氧的一部分由氮置换的组成物的厚度范围，通过所得到的膜的截面SEM的观察求得。
(模拟太阳光照射实验)
作为模拟太阳光使用舍力克(セリツク)社制太阳模拟器。通过实施例4～6的各光电化学单元100的光入射部112，对于光半导体电极120的光半导体层124的表面，照射强度1kW/m2的光。捕集在相反极130的表面发生的气体30分钟，通过气相色谱仪，进行所捕集的气体的成分分析和生成量的测量。用电流计160测量在光半导体电极120-相反极130间流通的光电流。使用相反极130的气体的生成量，求得表观的量子效率。
表观的量子效率采用以下的算式计算。
表观的量子效率＝{(观测到的光电流密度[mA/cm2])/(由光半导体层的表面邻近区域的材料的带隙所能够吸收的太阳光下能够发生的光电流密度[mA/cm2])}×100
对于实施例4～6的各光电化学单元100所测量表观的量子效率，和各光半导体层124的费米能级的测量结果示出在表1中。还有，表1所示的费米能级，是通过光电流为0的电位测量，即通过平带电势测量所得到的值。
【表1】
由表1可知，在实施例4～6中观测到光电流。另外可知，实施例5和6，由于电荷分离的效果，量子效率变高。此外实施例6由于导电基板为InGaZn2O5，通过氮化InGaZn2O5的氧的一部分由氮置换的组成物的费米能级低，此外组成倾斜，所以认为量子效率进一步变高。
【产业上的可利用性】
根据本发明的光半导体、光半导体电极、光电化学单元和能量系统，能够使光的照射带来的氢生成反应的量子效率提高，因此作为家用的发电系统等有用。
Claims (15)
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：In2xGa2(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0.5≤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的单一相。
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：In2xGa2(1-x)O3(ZnO)y所表示的组成物A构成，且x和y满足0.5≤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。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010047426 | 2010-03-04 | ||
| JP2010-047426 | 2010-03-04 | ||
| PCT/JP2011/001240 WO2011108271A1 (ja) | 2010-03-04 | 2011-03-03 | 光半導体、それを用いた光半導体電極及び光電気化学セル、並びに、エネルギーシステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102858456A CN102858456A (zh) | 2013-01-02 |
| CN102858456B true CN102858456B (zh) | 2015-02-18 |
Family
ID=44541940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201180007084.6A Active CN102858456B (zh) | 2010-03-04 | 2011-03-03 | 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 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8853685B2 (zh) |
| EP (1) | EP2543438B1 (zh) |
| JP (1) | JP4980497B2 (zh) |
| CN (1) | CN102858456B (zh) |
| IN (1) | IN2012DN06575A (zh) |
| WO (1) | WO2011108271A1 (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11325113B2 (en) * | 2013-06-03 | 2022-05-10 | Council Of Scientific & Industrial Research | Photostable composite for solar water splitting and process for the preparation thereof |
| EP3033171B1 (en) | 2013-08-30 | 2017-08-23 | Council of Scientific & Industrial Research An Indian registered body incorporated under the Registration of Societies Act (Act XXI of 1860) | Water splitting activity of layered oxides |
| KR102130516B1 (ko) * | 2013-11-26 | 2020-07-06 | 엘지디스플레이 주식회사 | 산화물 박막트랜지스터 및 그 제조방법 |
| TWI686899B (zh) * | 2014-05-02 | 2020-03-01 | 日商半導體能源研究所股份有限公司 | 半導體裝置、觸控感測器、顯示裝置 |
| WO2016024452A1 (ja) * | 2014-08-11 | 2016-02-18 | 富士フイルム株式会社 | 水素発生電極、および人工光合成モジュール |
| CN104353448A (zh) * | 2014-11-02 | 2015-02-18 | 桂林理工大学 | 可见光响应的光催化剂InGaZn6O9及其制备方法 |
| CN107849711B (zh) * | 2015-07-24 | 2019-10-15 | 松下知识产权经营株式会社 | 光电极及其制造方法、以及光电化学元件 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003024764A (ja) * | 2001-07-16 | 2003-01-28 | Japan Science & Technology Corp | ガス発生装置 |
| WO2006103966A1 (ja) * | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Bridgestone Corporation | Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ膜の成膜方法及び太陽電池 |
| CN1849413A (zh) * | 2003-06-27 | 2006-10-18 | 通用汽车公司 | 光电化学装置和电极 |
| WO2007052512A1 (ja) * | 2005-11-04 | 2007-05-10 | National University Corporation Nagaoka University Of Technology | 光による水分解触媒及びその製造方法。 |
| CN101558184A (zh) * | 2006-12-13 | 2009-10-14 | 出光兴产株式会社 | 溅射靶及氧化物半导体膜 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51123779A (en) | 1975-04-23 | 1976-10-28 | Kenichi Honda | A hydrogen-oxygen drawing method using electrochemical photoelectric c ells |
| CA2708335A1 (en) * | 2004-11-10 | 2006-05-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Amorphous oxide and field effect transistor |
| CN101189367B (zh) * | 2005-05-31 | 2012-01-04 | 京瓷株式会社 | 含有针状结晶的排列体的复合体及其制造方法、以及光电转换元件、发光元件及电容器 |
| CN103320755A (zh) | 2006-12-13 | 2013-09-25 | 出光兴产株式会社 | 溅射靶及氧化物半导体膜 |
| WO2008133345A1 (en) * | 2007-04-25 | 2008-11-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Oxynitride semiconductor |
| US8980066B2 (en) * | 2008-03-14 | 2015-03-17 | Applied Materials, Inc. | Thin film metal oxynitride semiconductors |
| WO2011016244A1 (ja) * | 2009-08-05 | 2011-02-10 | パナソニック株式会社 | 光電気化学セル及びそれを用いたエネルギーシステム |
-
2011
- 2011-03-03 EP EP11750384.7A patent/EP2543438B1/en active Active
- 2011-03-03 US US13/575,770 patent/US8853685B2/en active Active
- 2011-03-03 CN CN201180007084.6A patent/CN102858456B/zh active Active
- 2011-03-03 WO PCT/JP2011/001240 patent/WO2011108271A1/ja active Application Filing
- 2011-03-03 JP JP2011553220A patent/JP4980497B2/ja active Active
- 2011-03-03 IN IN6575DEN2012 patent/IN2012DN06575A/en unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003024764A (ja) * | 2001-07-16 | 2003-01-28 | Japan Science & Technology Corp | ガス発生装置 |
| CN1849413A (zh) * | 2003-06-27 | 2006-10-18 | 通用汽车公司 | 光电化学装置和电极 |
| WO2006103966A1 (ja) * | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Bridgestone Corporation | Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ膜の成膜方法及び太陽電池 |
| WO2007052512A1 (ja) * | 2005-11-04 | 2007-05-10 | National University Corporation Nagaoka University Of Technology | 光による水分解触媒及びその製造方法。 |
| CN101558184A (zh) * | 2006-12-13 | 2009-10-14 | 出光兴产株式会社 | 溅射靶及氧化物半导体膜 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Synthesis and photocatalytic activity of gallium–zinc–indium mixed oxynitride for hydrogen and oxygen evolution under visible light;Kumiko Kamata等;《Chemical Physics Letters》;20090113(第470期);第90–94页 * |
| 光电化学电极的研究及其在太阳能转化方面的应用;罗文俊等;《物理学和高新技术》;20061231;第35卷(第6期);第497-501页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US8853685B2 (en) | 2014-10-07 |
| JP4980497B2 (ja) | 2012-07-18 |
| EP2543438A1 (en) | 2013-01-09 |
| IN2012DN06575A (zh) | 2015-10-23 |
| JPWO2011108271A1 (ja) | 2013-06-20 |
| EP2543438A4 (en) | 2015-01-14 |
| US20120292618A1 (en) | 2012-11-22 |
| WO2011108271A1 (ja) | 2011-09-09 |
| EP2543438B1 (en) | 2017-05-03 |
| CN102858456A (zh) | 2013-01-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang et al. | CuGaO2: A promising inorganic hole‐transporting material for highly efficient and stable perovskite solar cells | |
| CN102858456B (zh) | 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 | |
| Abdi et al. | Recent developments in complex metal oxide photoelectrodes | |
| Ku et al. | Chemical bath deposition of ZnO nanowire–nanoparticle composite electrodes for use in dye-sensitized solar cells | |
| Song et al. | A simple self-assembly route to single crystalline SnO 2 nanorod growth by oriented attachment for dye sensitized solar cells | |
| Ikeda et al. | Fabrication of CuInS 2 and Cu (In, Ga) S 2 thin films by a facile spray pyrolysis and their photovoltaic and photoelectrochemical properties | |
| Wang et al. | Environmentally friendly Mn-alloyed core/shell quantum dots for high-efficiency photoelectrochemical cells | |
| Jin et al. | Room temperature synthesis of a highly active Cu/Cu 2 O photocathode for photoelectrochemical water splitting | |
| Chen et al. | Lead-free perovskite narrow-bandgap oxide semiconductors of rare-earth manganates | |
| Park et al. | Photoelectrochemical oxygen evolution improved by a thin Al2O3 interlayer in a NiOx/n-Si photoanode | |
| WO2011016244A1 (ja) | 光電気化学セル及びそれを用いたエネルギーシステム | |
| JPWO2019181392A1 (ja) | 水分解用光触媒、電極および水分解装置 | |
| Jaffri et al. | [Ce-Pr-Nd]: CsPbI1. 8Br1. 2: stability enhanced light harvester in perovskite solar cells, energy storage material for batteries, and an OER/HER electro-catalyst | |
| Chu et al. | Nanostructured ZnO thin films by chemical bath deposition inábasic aqueous ammonia solutions for photovoltaic applications | |
| Liu et al. | Modulating oxygen vacancies in BaSnO3 for printable carbon-based mesoscopic perovskite solar cells | |
| Mahmood et al. | A dual-functional double-layer film with indium-doped ZnO nanosheets/nanoparticles structured photoanodes for dye-sensitized solar cells | |
| JPWO2019172014A1 (ja) | 水分解用光触媒電極および水分解装置 | |
| La Ferrara et al. | ZnO nanorods/AZO photoanode for perovskite solar cells fabricated in ambient air | |
| Lee et al. | Spontaneously polarized lithium-doped zinc oxide nanowires as photoanodes for electrical water splitting | |
| Zhang et al. | Improved efficiency and stability of perovskite solar cells with molecular ameliorating of ZnO nanorod/perovskite interface and Mg-doping ZnO | |
| Yi et al. | Redox-active Eu 2 O 3 nanoflakes as a buffer layer for inverted CsPbI 2 Br perovskite solar cells with enhanced performance | |
| LIU et al. | Photovoltaic performance of dye-sensitized solar cells based on Al-doped TiO2 thin films | |
| Toupin et al. | Engineering n–p junction for photo-electrochemical hydrogen production | |
| Lu et al. | CuBi2O4/CuO heterojunction coated with electrodeposited ZnO overlayer for stable solar hydrogen evolution | |
| Zeng et al. | Interface‐Engineered InAlN/Cu2O Photocathode with Accelerated Charge Separation for Boosting Photoelectrochemical Water Splitting |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |