Photoelectrochemical solar cell and process of making a working electrode for solar cells.

摘要

Bei photoelektrochemischen Solarzellen - PECS - sind für den erzielbaren Wirkungsgrad von etwa 10% das Halbleiter-Material für die Arbeitelektrode, die Zusammensetzung der Elektrolytflüssigkeit und die Paarung Elektrodenmaterial Elektrolyt von ausschlaggebender Bedeutung. Dabei soll das Halbleitermaterial nicht zu teuer sein, eine kurze Absorptionslänge für Licht haben und gegen Photokorrosion stabil sein sowie ein nicht toxischer Elektrolyt, auch ohne Luftabschluß, zum Einsatz kommen. Erreicht wird dies durch eine ternäre Verbindung der Materialsysteme CulnSe2 oder CulnS2, einschließlich der Homogenitätsbereiche und insitu erzeugter Oberflächenmodifizierungen dieser Verbindungen. und durch eine Jod-Jodid-Lösung, vorzugsweise mit einem Stabilisator aus einem Übergangsmetallhalogenid. Die Herstellung eines Substrates erfolgt als gezielte Bildung eines Oberflächenfilmes - Heterostruktur mit p-n Übergäng in der Grenzschicht - auf ein- oder polykristallinem Halbleitermaterial, insbesondere CulnSe2, durch zunächst mehrfaches Ätzen/Spülen und Belichten des in Elektrolytlösung getauchten Halbleitermaterials, d.h. mehrfache zyklische Polarisierung zwischen zwei Potentialgrenzen, und sodann durch Belichtung des Materials am Arbeitspunkt über längere Zeit. Der Vorteil besteht in einem sehr hohen Potential zur effizienten Sonnenenergieumwandlung.