具有提高的光电压的多结人工光合电池制造技术

一种多结人工光合单元，包括具有多个半导体层的有源元件，其中半导体层之间沉积的金属层与相邻的半导体层的表面适当地形成肖特基势垒结或欧姆结。有源元件在由多孔氧化铝形成的保护结构内形成。有源元件的连续层可以在保护结构内形成，并且可以添加额外的层和结直到实现所需光电压。一种由太阳能的氧化还原反应驱动的用于生产燃料和化学品的光反应器，包括填充有原料溶液的袋反应器。多个多结光合单元被放置在原料溶液中以驱动氧化还原反应并生产所需的燃料和化学品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有提高的光电压的多结人工光合电池相关申请的交叉引用本申请要求2014年3月21日提交的美国临时申请号61/968,598以及2015年3月16日提交的美国实用申请号14/659,243的权益。其公开内容以其整体并入本文。
本文所公开的是光电催化装置和方法，包括多结人工光合部件及其使用和制造方法。
技术介绍
开发用于水裂解和二氧化碳还原的廉价的太阳能燃料转化工艺可能会产生净零碳排放的燃料或工业化学品。基于单独的热力学要求，需要具有光子能量大于1.23电子伏特的太阳辐射以裂解水或还原CO2为燃料。然而，在光阳极的水氧化是动力学缓慢过程，同样在光阴极的CO2还原需要高的超电势，导致实际能量需求大于2.0V。因此，使用单一的光吸收器单元用于裂解水或CO2还原需要具有大带隙(Eg>2.5eV)的半导体，限制了太阳光谱的相当大部分的开发。已经提出一些策略以增加可获得的光电压同时最大限度地吸收太阳光。一个策略是使用多结/串联光伏设计以将地球太阳光谱中的大部分转换成可被用作燃料和化学品的高自由能的材料。据估计，这些策略能够实现～18％太阳能到氢转换效率。Rocheleau,R.&Mi本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多结人工光合单元，包括：有源元件，所述有源元件包括：第一部分，其包括第一半导体层和相邻于所述半导体层的一个或多个金属层；和第二部分，其相邻于所述第一部分且包括第二半导体层和相邻于所述半导体层的一个或多个金属层；其中，所述第一部分的一个或多个金属层和所述第二部分的一个或多个金属层各自与相邻的半导体层的表面形成肖特基势垒结或欧姆结。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.21 US 61/968,598;2015.03.16 US 14/659,2431.一种多结人工光合单元，包括：有源元件，所述有源元件包括：第一部分，其包括第一半导体层和相邻于所述半导体层的一个或多个金属层；和第二部分，其相邻于所述第一部分且包括第二半导体层和相邻于所述半导体层的一个或多个金属层；其中，所述第一部分的一个或多个金属层和所述第二部分的一个或多个金属层各自与相邻的半导体层的表面形成肖特基势垒结或欧姆结。2.如权利要求1所述的多结人工光合单元，还包括保护结构，所述有源元件在所述保护结构内形成。3.如权利要求2所述的多结人工光合单元，还包括连接到所述保护结构的一个面的导电基底，所述导电基底用作工作电极，用于在保护结构内进一步沉积层。4.如权利要求2或3所述的多结人工光合单元，其中所述保护结构被形成为多孔氧化铝材料。5.如权利要求1至4的任一项所述的多结人工光合单元，其中，所述第一部分的一个或多个金属层包括第一肖特基金属层和第一欧姆金属层，所述第一肖特基金属层被布置在与所述第二部分相对的所述第一半导体层表面上，且所述第一欧姆金属层被布置在靠近所述第二部分的所述第一半导体层的表面上。6.如权利要求5所述的多结人工光合单元，其中，所述第二部分的一个或多个金属层包括被布置在靠近所述第一部分的第二半导体层的表面上的第二肖特基金属层，并且其中所述第二部分的所述第二肖特基金属层相邻于所述第一部分的第一欧姆金属层。7.如权利要求1至6的任一项所述的多结人工光合单元，其中，所述第一半导体层和所述第二半导体层具有相同的组成，且其中所述第二半导体层具有大于所述第一半导体的厚度的厚度。8.如权利要求7所述的多结人工光合单元，还包括一个或多个更低部分，所述更低部分的每个都具有与所述第一和第二半导体层相同组成的半导体层，每个更低部分的每个半导体层随着距离所述第一部分的距离增加具有依次更大的厚度。9.如权利要求7或8所述的多结人工光合单元，其中，所述第一和第二半导体层由碲化镉(CdTe)、铜铟联硒化物(CuInSe2)、硒化物(CdSe)、硫化镉(CdS)和铜氧化物(Cu2O)的一种或多种形成。10.如权利要求1至9的任一项所述的多结人工光合单元，其中，所述第一部分的一个或多个金属层的至少一个或所述第二部分的一个或多个金属层的至少一个与相邻的半导体层的表面形成欧姆结，且由一种或多种第IIB族和IIIA族金属形成。11.如权利要求1至10的任一项所述的多结人工光合单元，其中，所述第一部分的一个或多个金属层的至少一个或所述第二部分的一个或多个金属层的至少一个与相邻的半导体层的表...

【专利技术属性】
技术研发人员：赛义德·穆比恩·佳瓦哈·胡赛尼，埃里克·W·麦克法兰，马丁·莫斯科维奇，李俊，蒂姆·杨，
申请(专利权)人：赛义德·穆比恩·佳瓦哈·胡赛尼，埃里克·W·麦克法兰，马丁·莫斯科维奇，李俊，蒂姆·杨，海佩尔太阳能有限公司，加利福尼亚大学董事会，
类型：发明
国别省市：美国,US