ПРОЦЕССЫ В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ФОТОЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТАХ

Процессы в полупроводниковых фотоэлектрохимических элементах [c.40]

Потенциальные преимущества такой замены (как и возможные недостатки) удобно обсудить, обратившись к схеме работы элемента. Если на рис. 21 мысленно удалить среднюю часть (раствор электролита) и сдвинуть полупроводниковую и металлическую фазы друг к другу до их взаимного контакта, то получится схема действия освещаемого твердофазного диода Шоттки. Здесь полупроводник освещается сквозь слой металла. Процессы генерации и движения носителей в полупроводнике протекают одинаково в преобразователях обоих типов (электрохимическом или твердофазном), но в твердофазном диоде Шоттки генерированные светом неосновные носители из полупроводника переходят непосредственно в металл (дырки, ср. рис. 21, рекомбинируют на границе раздела полупроводник/металл с электронами металла, перенося при этом ток), в то время как в фотоэлектрохимическом элементе переход зарядов из полупроводника в металл включает в качестве промежуточной стадии две электрохимические реакции (прямую и обратную), протекающие на электродах ячейки. [c.135]

Однако эффективность этих процессов пока очень низка. Электролиз фотоэлектрохимических элементов с полупроводниковыми анодами имеет КПД преобразования солнечной энергии не выше 1%. Более перспективным считается получение водорода двухступенчатым способом электролиз воды в обычном электролизере (КПД 60—70%), питаемом электрическим током от солнечных батарей (КПД 16%) или от жидкостных фотоэлектрохимических элементов (КПД 8%) [Плесков, 1979]. [c.130]

Отметим общие черты рассмотренных типов фотоэлектрохимических процессов, лежащих в основе элементов для преобразования световой энергии в электрическую и в химическую а) использование электрического поля обедненного слоя в полупроводнике для разделения генерированных светом зарядов б) перевод электрохимической реакции, которая протекает с участием основных носителей, на металлический противоэлектрод, чем достигается, во-первых, пространственное разделение продуктов фотоэлектролиза и, во-вторых, некоторое снижение потерь, обусловленных перенапряжением, хотя бы для одной из парциальных реакций (так как металлический электрод по своей электро-каталитической активности обычно превосходит полупроводниковый). [c.48]

Окислительно-восстановительные фотореакции на поверхно сти раздела между полупроводниками и жидкими электролита ми дают значительно более впечатляющие результаты, чем го могенные процессы. Эти процессы химически эквивалентны таковым в твердотельном спае фотогальванических приборов Кремниевые солнечные элементы сейчас хорошо утверди лись в качестве источников энергии. Их применения простира ются от питания контрольно-измерительной аппаратуры на кос мических зондах до обеспечения работы сигнального оборудо вания на удаленных железнодорожных ветках или питания кар манных калькуляторов. Цель разработки химического полупро водникового преобразования солнечной энергии — превзойти твердотельные солнечные элементы по выходу или по меньшей стоимости производства. Чтобы объяснить функционирование полупроводниковых фотоэлектрохимических элементов, а также чтобы сравнить химические и физические элементы, вспомним вкратце свойства полупроводниковых переходов и механизм появления электрического потенциала на переходе под действием освещения. [c.273]

Прямой фотолиз воды требует использования света с энергией квантов 6 эВ, которых практически нет в солнечном спектре. Одним из методов многоступенчатого процесса использования света с меньшей энергией квантов является процесс фотоэлектрохимического разложения воды. Фотоэлек-трохнмические устройства [513] для преобразования солнечной энергии делятся на две группы в зависимости от того, где именно происходит поглощение света и, следовательно, первичный фотопроцесс в растворе (это так называемые фотогальванические элементы) или на электроде. Фотогальвани-ческие элементы имеют КПД в несколько процентов, поэтому их практическое использование пока имеет малую перспективу. Основным объектом исследования стали фотоэлектрохимическне элементы с полупроводниковыми электродами. Как показали исследования, требования к совершенству кристаллической структуры полупроводника в случае фотоэлектрохимических элементов менее жестки, чем в случае с твердотельными полупроводниковыми преобразователями энергии (солнечными батареями), что и послужило основной причиной широкого развития работ по фотоэлектрохимическим элементам с электродами из полупроводников [513]. [c.338]

Уязвимым местом полупроводниковых преобразователей солнечной энергии являются полупроводниковые электроды, вследствие их коррозии при освещении (так назьшаемая фотокоррозия). Многие полупроводниковые соединения способны разлагаться и при анодной, и при катодной поляризации. При этом обычно реакция катодного разложения протекает с участием электронов зоны проводимости, анодного -с участием дырок валентной зоны. Например, при сильной катодной поляризации в водных растворах некоторые электроды разлагаются с выделением металла на поверхности электрода (ZnO, dS) при анодной поляризации разложение материала электрода сопровождается образованием непроводящей оксидной пленки на поверхности (Si-электрод) или переходом ионов металла в раствор (электроды из GaAs, dS). Подобные процессы существенно ограничивают продолжительность службы фотоэлектрохимических элементов. [c.50]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология