Method for Producing a Photoelectrode at Least for Hydrogen Evolution

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This invention describes a method for manufacturing a multi-layer photoelectrode, specifically designed for use in hydrogen production via water splitting. Unlike conventional photoelectrodes that either require external power sources or suffer from efficiency and stability issues, this method creates a durable and efficient photoelectrode structure that can split water using only light, without external electrical assistance. The process involves careful layer construction, chemical treatments, and the deposition of a catalyst, resulting in improved efficiency and long-term stability.

Use CasesContent extracted from patent full text and abstract with AI.

• Hydrogen generation plants utilizing solar water splitting for clean energy.
• Development of self-sustained hydrogen fuel production systems for remote areas.
• Integration into solar-powered chemical production or storage facilities.
• Next-generation renewable energy solutions for industrial applications.

BenefitsContent extracted from patent full text and abstract with AI.

• Eliminates the need for external voltage sources in water splitting, reducing system complexity and energy consumption.
• Offers higher efficiency (currently 13.95% and improving) compared to comparable systems.
• Provides greater long-term stability, increasing device lifespan and reducing maintenance.
• Supports cleaner energy production by leveraging sunlight to produce hydrogen without carbon emissions.

Technical Classifications (CPCs)

Inventors & Applicants

Patent Abstract

Bekannte Photoelektroden erfordern bei einem Einfachschichtaufbau eine assistierende Spannungsquelle, wohingegen sie bei einem III-V-Mehrfachschichtaufbau keine ausreichende Effizienz und Langzeitstabilität zeigen. Erfindungsgemäß wird deshalb für die Photoelektrode ein Mehrfachschichtaufbau (08) mit einer n-dotierten Fensterschicht (04) chemisch, photochemisch, elektrochemisch und photoelektrochemisch hergestellt, der mit einer großen Effizienz und hohen Langzeitstabilität für die unassistierte Wasserspaltung durch Photolyse einsetzbar ist. Dabei umfasst das Verfahren insbesondere nasschemisches Ätzen der Fensterschicht (04), Aufbringen einer Oxidschicht (09) durch Sauerstoffzufuhr und Aufbringen einer geschlossenen Katalysatorschicht (15), die in zwei Stufen – zuerst unter Beschattung und dann unter Beleuchtung – erzeugt wird, wobei die beiden Stufen optional wiederholbar sind. Ebenfalls optional kann der Mehrfachschichtaufbau (08), der auf seiner für den Lichteinfall vorgesehenen Oberseite grundsätzlich n-dotiert ist, auch noch durch zyklische Voltammetrie konditioniert werden. Die derzeitige Effizienz η der prozessierten Photokathode für die unassistierte Wasserspaltung liegt bei 13,95% mit weiter steigender Tendenz.