Кремниевый фотоэлектрод

(51) 01 4/02 (2006.01) Н 01 М 4/80 (2006.01) С 01 В 33/02 (2006.01) С 01 В 33/06 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Техническим результатом является повышение эффективности аккумулирования солнечной энергии за счет развитой поверхности пористого кремния, снижение величины перенапряжения и увеличение скорости выделения водорода за счет проявления квантово-размерных эффектов. Это достигается тем,что кремниевый фотоэлектрод, выполненный из кремния р-типа,включающий силицидовое покрытие, согласно изобретению,поверхность фотоэлектрода выполнено в виде пор.(57) Изобретение относится к энергетической промышленности, а именно к солнечно-водородной энергетике и может быть использовано в установках фотоэлектрического аккумилирования солнечной энергии. 21611 Изобретение относится к энергетической промышленности, а именно к солнечно-водородной энергетике и может быть использовано в установках фотоэлектрического аккумилирования солнечной энергии. Известен фотоанод из широкозонных полупроводниковых оксидов металлов (см. Ю.Я. Гуревич,Ю.В. Плесков. Фотоэлектрохимия полупроводников. М, Н., 1983, с. 312. А.И. Кулак. Электрохимия полупроводниковых гетероструктур. Минск, БГУ. 1986, с.191). Недостаток - низкая 1 эффективность преобразования солнечной энергии. Известен фотокатод из кремния р-типа(Предварительный патент РК 7428, кл. Н 01 М 4/08,1999). Способ включает формирование на поверхности кремниевого фотокатода из кремния ртипа проводимости слоя гидрида кремния облучением поверхности низкоэнергетическими протонами. Это позволяет получать фотокатоды,способные эффективно выделять водород из водных растворов электролитов. Недостаток - используется не вся поверхность фотоэлектрода, занятая силицидовыми покрытиями поверхность либо исключается из процесса фотогенерирования зарядов полностью при толстом слое металла, либо теряется фоточувствительность при полупрозрачном слое металла. Известен фотоэлектрод из кремния р-типа либо с полностью полупрозрачным силицидовым покрытием либо с чередующимися силицидовыми и оксидными покрытиями-островками(Предварительный патент РК 6923, кл. Н 01 М 4/02,1999), наиболее близкий к заявляемому и взятый за прототип. Для повышения фоточувствительности фотоэлектрода, увеличения выхода продуктов фотоэлектрохимических реакций и срока работы фотоэлектрода предлагается кремниевый фотоэлектрод с силицидовым покрытием, в котором поверхностное покрытие выполнено в виде шахматного расположения чередующихся участков силицида и двуокиси кремния. Недостаток прототипа - используется не вся поверхность фотоэлектрода, занятая силицидовыми покрытиями поверхность либо исключается из процесса фотогенерирования зарядов полностью при толстом слое металла, либо теряется фоточувствительность при полупрозрачном слое металла. Задачей изобретения является создание пористого кремниевого фотоэлектрода р-типа с тонким однородным силицидовым покрытием либо с силицидовыми островками. Техническим результатом является повышение эффективности аккумулирования солнечной энергии за счет развитой поверхности пористого кремния, снижение величины перенапряжения и увеличение скорости выделения водорода за счет проявления квантово-размерных эффектов. Это достигается тем,что кремниевый фотоэлектрод, выполненный из кремния р-типа,включающий силицидовое покрытие, согласно изобретению,поверхность фотоэлектрода выполнено в виде пор. Для получения пористого кремния пластины ртипа проводимости толщинами 250 мкм и 500 мкм подвергались электрохимическому анодному травлению во фторопластовой ячейке при комнатной температуре без дополнительной подсветки. Электрохимическое травление проводилось при варьируемом токе и варьируемом напряжении в водном растворе электролита. В результате травления сформирована упорядоченная система пор диаметром 10 нм - 10 мкм, глубиной 150-200 мкм в зависимости от условий травления. В случае пластин толщиной 250 мкм травление производилось только с одной стороны, а в случае 500 мкм пластин травление осуществлялось с двух сторон. В обеих случаях непротравленной оставался слой толщинами 50-100 мкм в случае 200 мкм пластин, 100-200 мкм в случае 500 мкм. После создания пористости на поверхности электрохимически осаждался с одной стороны палладий, с другой никель толщиной 10-20 мкм. Далее, после осаждения металла образцы подвергались термическому отжигу при 300-400 С для формирования силицидов. Такая последовательность обработок позволяла сформировать пористые структуры с силицидовыми покрытиями для использования их в качестве фотоэлектрода в электрохимических ячейках разложения воды на водород и кислород. На фиг., приведена конструкция кремниевого фотоэлектрода с односторонними(а) и двусторонними порами (б). 1- тонкий слой монокристаллического кремния 2,5-пористый кремний 3,4- силицидовые покрытия. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Кремниевый фотоэлектрод, выполненный из ртипа,включающий силицидовое покрытие,отличающийся тем, что поверхность фотоэлектрода выполнена в виде пор.