JPS58194264A - Photoelectrochemical device - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光起電力デバイスに関し、特に、半導体層上
にデポジットされるトンネル効果を示す（ｔｕｎｎｅｌ
ａｂｌｅ　）界面層を含む液体接合光起電力デバイスに
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to photovoltaic devices, and in particular to photovoltaic devices exhibiting a tunnel effect deposited on a semiconductor layer.
liquid bonded photovoltaic devices comprising an interfacial layer.

太陽又は他の輻射エネルギーを電気エネルギーに変換す
る光起電力半導体デバイスは、周知であり、衛星及び遠
隔の地上設備用電源を提供するために長年にわたって使
用されてきた。しかし、光起電力デバイスは、必要とさ
れるシリコン結晶を生長させ且つ切断するのに高価であ
り、電流収集接合表面に沿った結晶欠陥及び不純物に対
して感度が高いために、広く応用されるのが困難であっ
た。Photovoltaic semiconductor devices that convert solar or other radiant energy into electrical energy are well known and have been used for many years to provide power for satellites and remote ground equipment. However, photovoltaic devices are widely applied because they are expensive to grow and cut the required silicon crystals and are sensitive to crystal defects and impurities along the current collecting junction surfaces. It was difficult.

本発明は、それぞれが半導体表面に沿った転化を生ずる
ように選択された、アモルファススは多結晶シリコン半
導体基材、トンネル効果を示す界面層、電解質、を使用
して前述の問題を解決する。The present invention solves the aforementioned problems by using an amorphous polycrystalline silicon semiconductor substrate, a tunneling interfacial layer, and an electrolyte, each selected to produce conversion along the semiconductor surface.

本発明は、構造が界面層の表面状態及び他の欠陥に大き
く依存しないように、結晶欠陥及び不純物の影響を最小
にする。結晶半導体に対する要求を除去し、表面状態の
異常に対する感度を減少させることによって、大量生産
技術を用いて容易に製造される、本質的に簡単で且つ低
廉なデバイスを得ることができる。得られた光起電カセ
ルは、動作特性及び効率において理想的なｐ　−ｎ接合
光起電力デバイスに都合よく例えるられることか判った
。The present invention minimizes the influence of crystal defects and impurities so that the structure is not highly dependent on the surface state of the interfacial layer and other defects. By eliminating the requirement for crystalline semiconductors and reducing sensitivity to surface state aberrations, inherently simple and inexpensive devices can be obtained that are easily manufactured using mass production techniques. The resulting photovoltaic cassette was found to be conveniently likened to an ideal p-n junction photovoltaic device in terms of operating characteristics and efficiency.

本発明の光起電力デバイスは、太陽エネルギーの電気へ
の直接変換と、電解質内の電気分解による水素ガスの生
成との双方に有益である。更に。The photovoltaic devices of the present invention are useful both for the direct conversion of solar energy into electricity and for the production of hydrogen gas by electrolysis within an electrolyte. Furthermore.

超薄状の界面層は、電解質が半導体表面に接触し且つそ
れを腐食するのを防止する保護カバーを提供する。従っ
て１本発明のデバイスの寿命及び安定性は著しく増大す
る。The ultra-thin interfacial layer provides a protective cover that prevents the electrolyte from contacting and corroding the semiconductor surface. Therefore, the lifetime and stability of the device of the invention is significantly increased.

本発明は、太陽エネルギーを直接電気エネルギーに変換
する光電化学デバイスを含む。光電化学デバイスは、第
−及び第二の電極を介して有用な回路又は他の負荷に接
続される。光電、化学デバイスはそれ自体は、その−側
で第一の電極に電気的に接続される接触表面を有する半
導体基材構造を含み、そして、半導体層が電子親和力Ｘ
ｓ及びバンド・ギャップ・エネルギーＥｇｓを有する接
合表面を備えた少なくとも１つの半導体層を含む。The present invention includes a photoelectrochemical device that converts solar energy directly into electrical energy. The photoelectrochemical device is connected to a useful circuit or other load via the first and second electrodes. The optoelectronic, chemical device itself includes a semiconductor substrate structure having a contact surface electrically connected to a first electrode on its negative side, and wherein the semiconductor layer has an electron affinity X
s and a bonding surface having a band gap energy Egs.

電子親和力Ｘｉ及びバンド・ギャップ・エネルギーＥｇ
ｉを有するトンネル効果を示す界面層は、最上層の半導
体層の接合表面にデポジットされる。Electron affinity Xi and band gap energy Eg
A tunneling interfacial layer with i is deposited on the junction surface of the top semiconductor layer.

最後に、１［解質は、第二の電極と界面層との間で導電
関係に保持される。Finally, the solute is held in conductive relationship between the second electrode and the interfacial layer.

実施例において、半導体基材構造は、単一層のｎ形半導
体であり、電解質は、単一層中導体基材の電子親和力と
バンド・ギャップとの合計より大きいレドックス（酸化
還元）電位を有するように選択される。他方、半導体基
材は、単一層のｎ形半導体でもよく、この場合、電解質
は、半導体基材の電子親和力より小さいレドックス電位
を有するように選択される。In embodiments, the semiconductor substrate structure is a single layer n-type semiconductor, and the electrolyte is such that the electrolyte has a redox potential greater than the sum of the electron affinity and band gap of the conductive substrate in the single layer. selected. On the other hand, the semiconductor substrate may be a single layer n-type semiconductor, in which case the electrolyte is selected to have a redox potential that is less than the electron affinity of the semiconductor substrate.

本発明によれば、界面層及び単一層中導体基材は、トン
ネル効果を示す界面層のバンド・ギャップＥｇｉが単一
半導体層の電子親和力から界面層の電子親和力を減算し
、それに単一半導体層のバンド・ギャップ・エネルギー
を加算した値より太きいか、或いはその値に等しくなる
ように選択される。According to the present invention, the interfacial layer and the single-layer conductive substrate are determined by subtracting the electron affinity of the interfacial layer from the electron affinity of the single semiconductor layer, and adding the band gap Egi of the interfacial layer exhibiting the tunneling effect to the electron affinity of the single semiconductor layer. It is chosen to be thicker than or equal to the sum of the band gap energies of the layers.

トンネル効果を示すために、界面層は、約１０穴から約
４０久の範囲の厚さを有する。更に、電解質及び半導体
層は、電解質のレドックス電位及び半導体層の仕事関数
により半導体層の接合表面が転化するように選択される
。To exhibit the tunneling effect, the interfacial layer has a thickness ranging from about 10 holes to about 40 holes. Furthermore, the electrolyte and the semiconductor layer are selected such that the redox potential of the electrolyte and the work function of the semiconductor layer transform the junction surface of the semiconductor layer.

界面層の厚さが非常に薄いので、電解質が分離個所で界
面層を透過し、半導体層を化学的に冒す欠陥が存在する
かもしれない。従って１本発明の他の実施例において、
伝導性半導体層が、界面層ト電解質との間で界面層上に
設けられる。伝導性半導体は、太陽エネルギーがこの伝
導性半導体によって吸収されないように選択される。伝
導性半導体の厚さは１反射防止（ＡＲ）効果を有するよ
うに選択される。本発明の好適な実施例によれば。Since the thickness of the interfacial layer is very thin, defects may exist that allow the electrolyte to penetrate through the interfacial layer at the point of separation and chemically attack the semiconductor layer. Therefore, in another embodiment of the invention,
A conductive semiconductor layer is provided on the interfacial layer between the interfacial layer and the electrolyte. The conductive semiconductor is selected such that solar energy is not absorbed by the conductive semiconductor. The thickness of the conductive semiconductor is selected to have an anti-reflection (AR) effect. According to a preferred embodiment of the invention.

伝導性半導体は更に、電解質のレドックス電位にほぼ等
しい仕事関数を有する。The conductive semiconductor further has a work function approximately equal to the redox potential of the electrolyte.

本発明の他の実施例において、半導体基材は。In other embodiments of the invention, the semiconductor substrate is.

一方の側に接触表面、他方の側に第一の表面を有する伝
導性基板と、前記第一の表面にデポジットされ、それと
導電関係にある複数の半導体層と、より成り、複数の半
導体層は、ｎ形半導体とｎ形半導体との間でその伝導形
が交番するように設けられる。各半導体層は、太陽エネ
ルギーσ）通過σ）一部が半導体層によって吸収され、
電気エネルギーに変換されろように半透明である。a conductive substrate having a contact surface on one side and a first surface on the other side; and a plurality of semiconductor layers deposited on and in conductive relationship with the first surface, the plurality of semiconductor layers being , are provided so that their conductivity types alternate between n-type semiconductors and n-type semiconductors. Each semiconductor layer absorbs solar energy σ) through which σ) a portion is absorbed by the semiconductor layer,
It is translucent so that it can be converted into electrical energy.

交番タイプの複数の半導体層の利用により、各半導体層
接合での光起電力効果が増加され、それにより、２つの
バッテリーが合成出力電圧を増加させるために直列に接
続されるのと同様の方法で。The use of multiple semiconductor layers of alternating type increases the photovoltaic effect at each semiconductor layer junction, thereby similar to how two batteries are connected in series to increase the combined output voltage. in.

システムの開回路電圧を増加させるう 従って１本発明の第一の目的は、デバイスに当たる太陽
エネルギーを電気エネルギーに変換するために、第−及
び第二の電極間に結合される光電化学デバイスを提供す
ることであり、この光電化学デバイスは、第一の電極に
電気的に結合される接触表面を有する半導体基材を含み
、更に、電子親和力Ｘｓ及びバンド・ギャップＥｇｓを
有する接合表面を有する少なくとも１つの半導体層と、
前記少なくとも１つの半導体層の接合表面にデポジット
された。を子親和力Ｘｉ及びバンド・ギヤングＥｇ１を
有するトンネル効果を示す界面層と、第二の電極と界面
層との間に導電関係をもって設けられる電解質と、を含
む、。To increase the open circuit voltage of the system, it is therefore a first object of the present invention to provide a photoelectrochemical device coupled between a first and a second electrode for converting solar energy impinging on the device into electrical energy. The photoelectrochemical device includes a semiconductor substrate having a contact surface electrically coupled to a first electrode, and further includes at least one contact surface having an electron affinity Xs and a band gap Egs. one semiconductor layer,
deposited on the bonding surface of the at least one semiconductor layer. an interfacial layer exhibiting a tunneling effect having an affinity Xi and a bandgian Eg1; and an electrolyte disposed in a conductive relationship between the second electrode and the interfacial layer.

本発明の好適な実施例を以下図面を参照して説明する。Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第１図を参照すると、電解質容器１２は、第一の電極１
８と、電解質１４に浸漬される第二の電。Referring to FIG. 1, the electrolyte container 12 is connected to the first electrode 1
8 and a second electrode immersed in electrolyte 14.

極２０との間に電気的に相互接続される利用回路又は負
荷１６を備えた適当な電解質１４を含む。It includes a suitable electrolyte 14 with a utilization circuit or load 16 electrically interconnected between the poles 20 .

第一の電極１Ｂは、半導体−界面層の組合せ２２に電気
的に接続される。半導体−界面層の組合せ２２は、太陽
エネルギー２４がその組合せ２２０表面に衝突する時に
、電気エネルギーが発生されるように配置される９本発
明は、その本質的なコンポーネントにおいて、電解質１
４及び半導体−界面層構造２２を含む。The first electrode 1B is electrically connected to the semiconductor-interface layer combination 22. The semiconductor-interface layer combination 22 is arranged such that electrical energy is generated when solar energy 24 impinges on the surface of the combination 220.
4 and a semiconductor-interface layer structure 22.

勿論、電解質を収容する手段は、電解質が半導体−界面
層構造に対して導電関係にあるかぎり、重要ではないと
いうことが理解されるであろう。It will, of course, be understood that the means of containing the electrolyte is not critical so long as the electrolyte is in conductive relationship with the semiconductor-interface layer structure.

更に、第二の電極２０は、適当な光透過構造としてもよ
く、或いは太陽エネルギーが界面層と半導体との間の接
合部に％突するように太陽エネルギーのパスの外に配置
してもよい、ということが理解されるであろう。Furthermore, the second electrode 20 may be a suitable light-transmissive structure or may be placed out of the path of the solar energy so that the solar energy impinges on the junction between the interfacial layer and the semiconductor. , it will be understood that.

第２図を参照すると、半導体基材６２に４電関係をもっ
て接続された第一の電極′５０を含む従来例が示されて
いる。薄いトンネル効果を示す界面層６４は、半導体基
材３２の接合表面３５に外部的にデポジットされるか、
或いは成長される。次に、電解質６６は、その中に配置
される第二の電極６８と共に、界面層３４に対して導電
関係をもって容器（図示せず）内に入れられ、それによ
って、電解質及び界面層を介して半導体基材６２の表面
へ通る輻射エネルギー６９は、電気エネルギーを発生さ
せ、それを第一の電極３０と第二〇知極６８との間に流
す。Referring to FIG. 2, a conventional example is shown that includes a first electrode '50 connected to a semiconductor substrate 62 in a quadrielectrical relationship. A thin tunneling interfacial layer 64 is deposited externally on the bonding surface 35 of the semiconductor substrate 32 or
Or grow. The electrolyte 66 is then placed in a container (not shown) in conductive relation to the interfacial layer 34 with a second electrode 68 disposed therein, thereby allowing the electrolyte and the interfacial layer to Radiant energy 69 passing to the surface of semiconductor substrate 62 generates electrical energy that flows between first electrode 30 and second knowing electrode 68 .

半導体基材は、シリコンの単結晶のような結晶。The semiconductor base material is a crystal like a single crystal of silicon.

多結晶、又はアモルファスのいずれかでよく、またｎ形
又はｐ形半導体のいずれかでよい。例えば。It may be either polycrystalline or amorphous, and may be either an n-type or p-type semiconductor. for example.

従来例において、電解質−界面層一半導体（ＥＬｓ）デ
バイスは、約５Ｘ１０ｍ　　のキャリヤ濃度を有するｎ
形テルル・ドープ・ｅａ　Ａｓ半導体を用いて製造され
た。In the prior art, an electrolyte-interface layer-semiconductor (ELs) device has a carrier concentration of about 5×10 m
It was manufactured using tellurium-doped eaAs semiconductor.

半導体基材３２の背面の第一の電極３０は、当該技術分
野で周知の普通のデポジション技術な用いて形成しても
よ（、またアルミニウムのような任意の適当な導電金属
又は合金でもよい。The first electrode 30 on the back side of the semiconductor substrate 32 may be formed using conventional deposition techniques well known in the art (and may be any suitable conductive metal or alloy, such as aluminum). .

界面層３４は、電流が、バルクの形態であっても、界面
層６４を通過するようにトンネル効果を示す厚さを有し
、界面層は一般に絶縁体である。The interfacial layer 34 has a thickness such that electrical current, even in bulk form, tunnels through the interfacial layer 64, and the interfacial layer is generally an insulator.

トンネル効果の存在を確実にするために、界面層は、半
導体基材に依存する厚さで約１ＯＡと４ＯＡとの間が好
ましい。界面層は、例えば半導体基材３２の表面を酸化
することによって一般的に成長される本質的な誘電体で
もよく、或いは外部的にデポジットされた誘電体でもよ
い。後者の場合。To ensure the presence of tunneling, the interfacial layer is preferably between about 1 and 4 OA thick, depending on the semiconductor substrate. The interfacial layer may be an intrinsic dielectric, typically grown by oxidizing the surface of the semiconductor substrate 32, for example, or it may be an externally deposited dielectric. In the latter case.

界面層は、以下に記述される規準に合致するＮｂ２Ｏ５
＊　５ｂ２０３＊　５ｉｎ２＊　Ｔｉ　Ｏ２，Ｔａ２０
５又は他の適当な材料を含む多数の種々の酸化物のいず
れでもよい。The interfacial layer is Nb2O5 meeting the criteria described below.
*5b203* 5in2* TiO2, Ta20
5 or other suitable materials.

同様に、電解質３６は、多数の合成物又は混合物のいず
れでもよい。例えば、（ＩＭのに２Ｓｅ。Similarly, electrolyte 36 may be any of a number of compositions or mixtures. For example, (2Se in IM).

１ＭのＳｅ、ＩＭのＫＯＨ）又は、（１ＭのＮａｚＳ＋
１ＭのＳ、ＩＭのＮａＯＨ）。1M Se, IM KOH) or (1M NazS+
1M S, IM NaOH).

電解質、界面層の材料、半導体基材に関して、太陽エネ
ルギーによる衝突に応じて電気エネルギーを発生するよ
うな方法で相互に作用させるために、ある規準を合致さ
せる必要があるっ第一に、電解質及び半導体基材は、こ
の基材３２の接合表面が転化されるように、それぞれ酸
化−還元（レドックス）電位及び仕事関数を有するよう
に選択される。このような条件は、界面層３４のバンド
・ギャップＥｇｉが、半導体基材の電子親和力Ｘｓから
界面層の電子親和力Ｘｉを減算し、それに半導体基材３
２のバンド・ギャップ・エネルギーＥｇｓを加算した値
より大きやか、或いはその値に等しい場合に与えられる
。更に、ｎ形半導体基材によるＥＩＳ太陽電池に対する
レドックス電位。First, certain criteria need to be met regarding the electrolyte, the interfacial layer material, and the semiconductor substrate in order for them to interact in such a way as to generate electrical energy upon bombardment by solar energy. The semiconductor substrate is selected to have an oxidation-reduction (redox) potential and a work function, respectively, such that the bonding surface of the substrate 32 is converted. Such conditions are such that the band gap Egi of the interface layer 34 is obtained by subtracting the electron affinity Xi of the interface layer from the electron affinity Xs of the semiconductor base material, and then
It is given when the value is greater than or equal to the sum of the two band gap energies Egs. Furthermore, the redox potential for EIS solar cells with n-type semiconductor substrates.

Ｖｒｅｄｏｘは、半導体基材の電子親和力及びバンド・
ギャップの合計より太きい。同様に、ｐ形半導体基材に
よるＥＩＳ太陽電池に対して、電解質は。Vredox depends on the electron affinity and band band of the semiconductor substrate.
Thicker than the sum of the gaps. Similarly, for EIS solar cells with p-type semiconductor substrates, the electrolyte is.

半導体基材の電子親和力より小さいレドックス電位に選
択される。The redox potential is selected to be less than the electron affinity of the semiconductor substrate.

第６図を参照すると、ｎ形ＥＩＳ太陽電池に対する簡単
な平向エネルギー・バンド図が示されており１図におい
て、　Ｅｇｉ及びＥｇｓは界面層６４及び半導体基材６
２それぞれのバンド・ギャップを示し；φｅｉは、電解
質−絶縁物バリヤの高さを示し、真空レベルに関する電
解質内のラドツクス結合のレドックス電位に関連し；ψ
Ｓは半導体基利の表面電位であり；δｎはフイルミ準位
と半導体基材のバルク内の伝導帯との間の距離を示し；
ｄは界面層の厚さであり；φｓｉは半導体基材（伝導帯
エツジ）と界面層の伝導帯エツジとの間のエネルギー差
であり；ΔＶｉは界面層接合の電位降下である。Referring to FIG. 6, a simple planar energy band diagram for an n-type EIS solar cell is shown, where Egi and Egs are the interfacial layer 64 and the semiconductor substrate 6.
2 indicates the respective band gap; φei indicates the height of the electrolyte-insulator barrier and is related to the redox potential of the radox bonds in the electrolyte with respect to the vacuum level; ψ
S is the surface potential of the semiconductor substrate; δn indicates the distance between the film level and the conduction band in the bulk of the semiconductor substrate;
d is the thickness of the interfacial layer; φsi is the energy difference between the semiconductor substrate (conduction band edge) and the conduction band edge of the interfacial layer; ΔVi is the potential drop across the interfacial layer junction.

第４図を参照すると、本発明の他の実施例が示されてお
り、この実施例は、界面層ろ４と電解質ろ６との間に伝
導性半導体層４０を備えている。Referring to FIG. 4, another embodiment of the invention is shown, which includes a conductive semiconductor layer 40 between the interfacial layer filter 4 and the electrolyte filter 6.

前述のように、界面層６４を介在させる１つの目的は、
半導体基材を電解質３６の腐食効果から保護することで
ある。しかし、界面層が極めて薄いために、太陽電池デ
バイスの効率及び寿命に影響を与える不都合が生ずる。As mentioned above, one purpose of interposing the interfacial layer 64 is to
The purpose is to protect the semiconductor substrate from the corrosive effects of the electrolyte 36. However, the very thinness of the interfacial layer creates disadvantages that affect the efficiency and lifetime of the solar cell device.

超薄状の界面層に存在し得る１つの不都合はピンボール
である。ピンホールにより、電解質は半導体基材３２の
小さな領域で密接に接触するようになり、電解質６６の
腐食効果が半導体基材３２を冒し、小さな領域で光起電
力特性に関する界面層の有利な効果を明害する。更に、
ピンホール領域は、ショットキー又はペテロ接合ダイオ
ードとして機能し、そこでは、界面層が慎重に与えられ
ないときに、飽和電流は、ピンホール領域、及びショッ
トキー又はペテロ接合ダイオードの特性の双方に依存す
る。半導体６２０表面が転化されないと、ピンホールは
また。開回路電圧を約１００ミリボルトまで低下させて
しまう。勿論、前述のように、半導体基材３２の接合表
面で反転された表面を形成するように選択された材料に
よる本発明のデバイスの１つの利点は、このようなピン
ホールの効果を実質的に減少させることである。実際に
１表面が確実に転化されると、平方メートル当り、１ミ
クロン又はそれ以下の直径の１００個以上のピンホール
がデバイスの特性を劣化させずに容認され得る、という
ことが判ったっ 界面層に関連する別の不都合は、そのアモルファス特性
から、或いは異質の原子又はイオンの存在から発生する
酸化物トラップである。直接的なトンネル効果が関連の
薄層に対する有効な搬送メカニズムであったとしても１
匹敵する電流が大きなトラップ密度によるホンピング・
プロセスによって酸化物を横切ることができた。ホップ
当りのエネルギー変化が小さいときにホッピングは最も
可能性が高いので、酸化物内の所与のエネルギーでのト
ラップの濃度は、そのエネルギーでの電解質と半導体と
の間のコミュニケーションを増進させる。半導体内の少
数のキャリヤ・バンドのエツジ付近の高密度の酸化物ト
ラップは、電解質とこのバンド間のコミュニケーション
を増加させる。One disadvantage that can exist with ultra-thin interfacial layers is pinball. The pinholes bring the electrolyte into close contact in a small area of the semiconductor substrate 32, and the corrosive effects of the electrolyte 66 affect the semiconductor substrate 32, reducing the beneficial effects of the interfacial layer on photovoltaic properties in a small area. Cause light damage. Furthermore,
The pinhole region acts as a Schottky or Peter junction diode, where the saturation current depends both on the properties of the pinhole region and the Schottky or Peter junction diode when the interfacial layer is not carefully provided. do. If the semiconductor 620 surface is not converted, pinholes will also form. This reduces the open circuit voltage to about 100 millivolts. Of course, as previously mentioned, one advantage of the device of the present invention is that the material chosen to form an inverted surface at the bonding surface of the semiconductor substrate 32 substantially eliminates the effects of such pinholes. The goal is to reduce In fact, it has been found that once a surface is reliably converted, more than 100 pinholes of diameter 1 micron or less per square meter can be tolerated without degrading device properties. Another related disadvantage is oxide traps arising from its amorphous character or from the presence of foreign atoms or ions. Even if direct tunneling is an effective transport mechanism for the relevant thin layers, 1
Homping due to comparable current but large trap density
The process allowed us to cross the oxide. Hopping is most likely when the energy change per hop is small, so the concentration of traps at a given energy in the oxide enhances communication between the electrolyte and the semiconductor at that energy. A high density of oxide traps near the edges of a minority carrier band in a semiconductor increases communication between the electrolyte and this band.

超薄状の界面層の可能な他の不都合は、非化学量論であ
るかもしれない。しかし、半導体基材の表面が強（転化
されると、この非化学量論はデバイスの性能に影響を与
えない。Another possible disadvantage of ultrathin interfacial layers may be non-stoichiometry. However, once the surface of the semiconductor substrate is strongly converted, this non-stoichiometry does not affect the performance of the device.

半導体基材３２の表面の転化は大抵の不都合な効果を最
小にするが、界面層を横切るピンホール領域で、半導体
基材を電解質から保護するのが望ましい。これを達成す
るために１本発明の他の実施例によれば、超薄状の界面
層がデポジットされた後に、約７５ＯＡの厚さく反射防
止コーティング効果を得るためにλ／４又はその奇数倍
、但しλは電流パワー最大時の平均太陽エネルギー波長
）を有する広いバンド・ギャップ（３，２ｅＶ以上であ
り、それは可視スペクトル内の光を吸収しない）の伝導
性半導体が界面層３４の頂部をカバーするようにデポジ
ットされる５次に、得られた三層構造が電解質３６に浸
漬される。広いバンド・ギャップの伝導性半導体４０の
仕事関数は、それが電解質′５６のラドツクスミ位に等
しくなるような方法で選択される。再び、前述のように
、半導体基材の表面は最適動作を得るために転化される
。これは、伝導性半導体の仕事関数と５を解質のラドツ
クスミ位とを選択することによって確実に行うことがで
きる。Although conversion of the surface of the semiconductor substrate 32 minimizes most adverse effects, it is desirable to protect the semiconductor substrate from the electrolyte with a pinhole region across the interfacial layer. To achieve this, one according to another embodiment of the invention, after an ultra-thin interfacial layer is deposited, a thickness of about 75 OA is applied to the anti-reflective coating to obtain an anti-reflection coating effect of λ/4 or an odd multiple thereof. , where λ is the average solar energy wavelength at maximum current power), a wide band gap (greater than 3.2 eV, which does not absorb light in the visible spectrum) conductive semiconductor covers the top of the interfacial layer 34. Next, the resulting trilayer structure is immersed in an electrolyte 36. The work function of the wide bandgap conductive semiconductor 40 is selected in such a way that it is equal to the radix depth potential of the electrolyte '56. Again, as mentioned above, the surface of the semiconductor substrate is converted to obtain optimal operation. This can be ensured by choosing the work function of the conducting semiconductor and the radoxity position of the solute.

特に、ｎ形半導体基材に対する最適値は、以下で与える
ことができる。In particular, optimum values for n-type semiconductor substrates can be given below.

■ｒｅｄｏｘ＝（Ｗ−４，７）〉■ＦＢｏ＋ψｉｎＶこ
こで。■redox=(W-4,7)〉■FBo+ψinV here.

■　　　：ｎ形半導体のフラット・バンド電位Ｂｎ ｋ　　：ポルツマン定数 Ｔ　　：温度 Ｎｐ：半導体基材のキャリヤ濃度 ｑ　　：電荷 旧　　：半導体基材の真性キャリヤ濃度Ｗ　　：伝導性
半導体の仕事関数 ＨＲ Ｖ　　°定常の水素電極スケールで測定さｒｅｄｏｘ　
” れるような電解質レドックスのレ ドックス電位 同様に、ｎ形半導体に対して。■ : Flat band potential of n-type semiconductor Bn k : Portzmann's constant T : Temperature Np : Carrier concentration q of semiconductor base material : Charge old : Intrinsic carrier concentration of semiconductor base material W : Work function HR of conductive semiconductor V ° Steady redox measured on hydrogen electrode scale
” The redox potential of an electrolyte redox is similar to that of an n-type semiconductor.

ＨＥ Ｖ　ｒｅｄｏｘ　＝　（Ｗ−４，７）　＜　Ｖ　ｒＢ、
　＋Ｅｇ、−ψｉｎＶここで、 ｖ　　：ｎ形半導体のフラット・ノくンド電位Ｂｐ ８ｇ５　：半導体基材のバンド・ギャップＷ　　：伝導
性半導体の仕事関数 Ｎ　　：界面層のキャリヤ濃度 ＾ ｑ　　：電荷 Ｎ！＝半導体基材の真性キャリヤ濃度 電解質−伝導性半導体一界面層一半導体基材（ＥＳＩＳ
）デバイスの平衡エネルギー・バンド図は、ｎ形半導体
基材材料に関して第５図に示されている。HE V redox = (W-4,7) < V rB,
+Eg, -ψinV where, v: Flat node potential Bp of n-type semiconductor 8g5: Band gap W of semiconductor substrate: Work function N of conductive semiconductor: Carrier concentration of interface layer ^ q: Charge N! = Intrinsic carrier concentration of semiconductor substrate Electrolyte - Conductive semiconductor - Interface layer - Semiconductor substrate (ESIS
) The equilibrium energy band diagram of the device is shown in FIG. 5 for n-type semiconductor substrate material.

ここで、 Ｖ／　　　＝Ｖ　　　　−Ｘｉ ｒｅｄｏｘ　　　ｒｅｄｏｘ Ｗ’＝Ｗ−Ｘｉ Ｘｌ　　：絶縁体の電子親和力 ｘｉ　　：半導体の電子親和力 Ｗ　　：伝導性半導体の仕事関数 ｘ′二二連導体絶縁体のバリヤの高さ Ｖ　　　：真空レベルに関する電解質の酸化ｅｄｏｘ 還元電位 ｖ　　　二半導体のフラット・ノくンド電位Ｂｎ φ。　　：半導体基材のノくルク内におけるフェルミ準
位と伝導帯との間の差 ψｉｎＶ　　”表面転化時の半導体基材の表面電位伝導
性半導体は、ＺｎＯ＊　ＳｎＯ３，インジウム・スズ酸
化物又は伝導性の他の適当な酸化物材料でよく、最強光
が伝導性半導体を通過するように反射防止効果を有し、
該半導体を活性化して電気エネルギーを発生させるのに
使用されるスペクトル内の輻射エネルギーを吸収しない
ように十分に広℃・バンド・ギャップを有する。Here, V/ =V -Xi redox redox W'=W-Xi Xl : Electron affinity of the insulator xi : Electron affinity of the semiconductor W : Work function of the conductive semiconductor V: Oxidation edox reduction potential of the electrolyte with respect to the vacuum level v Flat node potential of the two semiconductors Bn φ. :Difference ψinV between the Fermi level and the conduction band in the node of the semiconductor substrate ``Surface potential of the semiconductor substrate at the time of surface conversion The conductive semiconductor is ZnO* SnO3, indium tin oxide or conductive Any other suitable oxide material may be used, which has an anti-reflection effect so that the strongest light passes through the conductive semiconductor;
It has a sufficiently wide C. band gap so as not to absorb radiant energy in the spectrum used to activate the semiconductor to generate electrical energy.

第６図を参照すると、更に別の実施例が示されており、
この実施例は、あたかも直列に接続されて比較的高い電
圧を与えるように動作する２又シまそれ以上の光起電力
半導体層を提供する。このような太陽電池デバイスは、
特に、水様の電解質の光電気分解における水素生成の効
率を増加させるために重要である。Referring to FIG. 6, yet another embodiment is shown,
This embodiment provides two or more photovoltaic semiconductor layers that operate as if connected in series to provide a relatively high voltage. Such solar cell devices are
It is particularly important for increasing the efficiency of hydrogen production in photoelectrolysis of aqueous electrolytes.

従って、第６図の半導体基材は、伝導性基板４２を含み
、その上に薄膜のｎ形半導体層４４が従来のデポジショ
ン技術に従ってデポジットされる。Accordingly, the semiconductor substrate of FIG. 6 includes a conductive substrate 42 upon which a thin film n-type semiconductor layer 44 is deposited according to conventional deposition techniques.

次に、ｎ形半導体４６がｎ形半導体の頂部にデ、ポジッ
トされ、第二のｎ形半導体４８がｎ形半導体４６の頂部
にデポジットされる。これらの半導体層４４．４６．４
８のそれぞれ、薄膜半導体層であり。Next, an n-type semiconductor 46 is deposited on top of the n-type semiconductor and a second n-type semiconductor 48 is deposited on top of the n-type semiconductor 46. These semiconductor layers 44.46.4
Each of 8 is a thin film semiconductor layer.

部分的に光透過性であり、部分的に光吸収性であル。ｎ
−ｐ１７）構造を有する１００−２０ＯＡ厚のトンネル
接合領域４５及び４７は、各接合部が高い伝導性を示す
ように適当なドーピングによって１層４４及び４６０間
、４６及び４８の間にそれぞれ設けられる。接合領域４
５及び４７のドーピング濃度は、界面層３４の濃度とほ
ぼ同じであり、同様の方法で形成される。次に、界面層
３４は、ｎ形半導体の頂部層を酸化することによって。It is partially light-transmissive and partially light-absorbing. n
- p17) Tunnel junction regions 45 and 47 of 100-20 OA thickness with structure are provided between layers 44 and 460 and between 46 and 48, respectively, with appropriate doping so that each junction exhibits high conductivity. . Bonding area 4
The doping concentrations of layers 5 and 47 are approximately the same as that of interfacial layer 34 and are formed in a similar manner. The interfacial layer 34 is then formed by oxidizing the top layer of n-type semiconductor.

或いは別の組成物が最上部のｎ形半導体上にデポジット
される適当な外部デポジション技術によって、最後のｎ
形半導体４８の頂部にデポジットされる。半導体は、多
結晶質、アモルファス、又は混合相でよい。広いバンド
・ギャップの伝導性半導体４０の仕事関数及び電解質３
６のレドックス電位は、できる限り接近させて整合する
のが好ましい。基板は、ガラス、ステンレス鋼、又は他
の任意の同様の材料で作ることができる。or by a suitable external deposition technique in which another composition is deposited onto the top n-type semiconductor.
It is deposited on top of shaped semiconductor 48. Semiconductors may be polycrystalline, amorphous, or mixed phase. Work Function of Wide Band Gap Conducting Semiconductor 40 and Electrolyte 3
Preferably, the redox potentials of 6 are matched as closely as possible. The substrate can be made of glass, stainless steel, or any other similar material.

多数の半導体層を本発明に従ってスタックできるという
ことが理解されるであろう。しかし、また多くの層をス
タックすると、底部層まで透過して電気に変換される太
陽エネルギーの量が減少し。It will be appreciated that multiple semiconductor layers can be stacked in accordance with the present invention. However, stacking more layers also reduces the amount of solar energy that passes through to the bottom layer and is converted into electricity.

従ってこのような付加的な半導体層の利点が減少すると
いうことも理解されるであろう。また、半導体の伝導形
の配列を、半導体層４４がｐ形、半導体層４６がｎ形、
半導体層４８がｐ形になるように反転することもできる
。It will also be appreciated that the benefits of such additional semiconductor layers are therefore diminished. Further, the conduction type arrangement of the semiconductor is such that the semiconductor layer 44 is p-type, the semiconductor layer 46 is n-type,
It is also possible to invert the semiconductor layer 48 to be p-type.

第４図に示されたような単一の半導体層を備えた光起電
力デバイスの電流密度に比較して、第６図に示されたｎ
ｐｎデバイスの開回路電圧は約２倍であり、他方電流密
度は約１／２又はそれをわずかに越える程度であること
が判った。Compared to the current density of a photovoltaic device with a single semiconductor layer as shown in FIG.
It has been found that the open circuit voltage of a pn device is about twice as high, while the current density is about half or slightly more.

半導体層間のインピーダンス整合の要求は、光起電力デ
バイスが水素の生成に使用されると、緩和されるという
ことも理解されるであろう。従って、第６図に示された
システムは、単一の半導体層のデバイスに比べて水素の
生成に有効なシステムである。It will also be appreciated that the requirements for impedance matching between semiconductor layers are relaxed when photovoltaic devices are used for hydrogen production. Therefore, the system shown in FIG. 6 is a more effective system for hydrogen production than single semiconductor layer devices.

例１ 約５Ｘ１０　　ｍ　　のキャリヤ濃度を有するｎ形のテ
ルル・ドープ処理されたＧａＡｓウェハーが得られ、キ
シレ／で希釈された後に、みがきパッドを用いて、メチ
ル・アルコール内の臭素の１チ溶液で化学機械的にみが
かれたつ化学機械的なみがきで生じた表面の損傷を取り
除くために、結晶は。Example 1 An n-type tellurium-doped GaAs wafer with a carrier concentration of about 5×10 m was obtained and, after dilution with xylem, was washed with a 100% solution of bromine in methyl alcohol using a scrubbing pad. The crystals are chemical-mechanically polished to remove surface damage caused by chemical-mechanical polishing.

ＮＨＨ（１０／１／１０割合のＮＨ２ＯＨ／Ｈ２０□／
Ｈ２０）内で１５秒間化学的にエツチングされ、続いて
。NHH (10/1/10 ratio of NH2OH/H20□/
followed by chemical etching for 15 seconds in H20).

Ｓ）］８日１０／１／１０割合のＨ２ＳＯ１／Ｈ２０□
Ａ２０）内で１分間エツチングされた。エツチングの後
に。S)] 8 days 10/1/10 ratio H2SO1/H20□
A20) for 1 minute. After etching.

ウェハーは、イオンを除去した水で全体的に洗浄され、
次いで窒素雰囲気中で乾燥された。The wafer is thoroughly cleaned with deionized water;
It was then dried in a nitrogen atmosphere.

界面層酸化物は、ＧａＡｓウェハーを水晶管内に置き、
水蒸気と共に飽和された酸素を５０時間通過させること
によって、生成された。背面の接触は、Ｇｅ−Ａｕ合金
を背面上に熱蒸着し、続いてフォーミング・ガス内で４
００℃で焼きなますことによって設けられた。The interfacial layer oxide is prepared by placing a GaAs wafer in a quartz tube,
It was produced by passing saturated oxygen with water vapor for 50 hours. The backside contact is made by thermally evaporating a Ge-Au alloy onto the backside, followed by
It was prepared by annealing at 00°C.

酸化されたＧａＡｓウェハーは、　ＡｔＣｌ３／ブチル
・ピリジニウム。クロライド（ＢＰＣ）の１／１の混合
物より成る電解質圧さらされた。光起電力特性は、ＡＭ
１照明のもとで計測された。開回路電圧は、界面層なし
で、５９０ミリボルトの典型値から６４０ミリボルトに
増加した。他のパラメータ及び短絡回路電流及びフィル
（ｆｉｌｌ　）ファクターは比較的変化しなかった。The oxidized GaAs wafer was AtCl3/butyl pyridinium. An electrolyte consisting of a 1/1 mixture of chloride (BPC) was exposed to pressure. The photovoltaic characteristics are AM
Measured under 1 illumination. The open circuit voltage was increased from a typical value of 590 millivolts to 640 millivolts without the interfacial layer. Other parameters and short circuit current and fill factor remained relatively unchanged.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は、２つの電極間で導電関係にある本発明の概略
図である。 第２図は、電解質、界面層及び半導体デバイス間の物理
的関係を示す概略図である。 第６図は、第２図に関する平衡エネルギー・バンド図で
ある。 第４図は、電解質と界面層との間に伝導性半導体層な備
えた本発明の一実施例を示す概略図である。 第５図は、第４図に示された本発明の、実施例に関する
平衡エネルギー・バンド図である。 第６図は１本発明の他の実施例の概略図であり。 この実施例において、半導体基材は、薄膜の半導体がｎ
形とｐ形の半導体で交番するスタック配列の複数の薄膜
半導体を備えている。 （符号説明） １２：電解質容器、　　１４・６６：電解質。 １６：負荷、　　１８．３０：第一の電極。 ２０　、３８　：第二の電極、 ２２：半導体−界面層構造（組合せ） ６２：半導体基材、　　３４＝界面層。 ３５：接合表面、　６９：輻射（太陽）エネルギー〇 特許出願人　　エナージー・コンバーショ／・デバイセ
ス・インコーボレーテッド ＦＩＧ、　６ 手続補正書 ２、預明の名称 大女ｉメ々ｑザ“／ぐイス ６、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所FIG. 1 is a schematic diagram of the present invention in a conductive relationship between two electrodes. FIG. 2 is a schematic diagram showing the physical relationship between the electrolyte, interfacial layer, and semiconductor device. FIG. 6 is an equilibrium energy band diagram with respect to FIG. FIG. 4 is a schematic diagram showing an embodiment of the present invention including a conductive semiconductor layer between the electrolyte and the interface layer. FIG. 5 is an equilibrium energy band diagram for the embodiment of the invention shown in FIG. FIG. 6 is a schematic diagram of another embodiment of the present invention. In this example, the semiconductor substrate has a thin film of semiconductor n
The semiconductor device includes a plurality of thin film semiconductors in a stacked arrangement alternating between type and p-type semiconductors. (Explanation of symbols) 12: Electrolyte container, 14/66: Electrolyte. 16: Load, 18.30: First electrode. 20, 38: Second electrode, 22: Semiconductor-interface layer structure (combination) 62: Semiconductor base material, 34 = Interface layer. 35: Bonded surface, 69: Radiant (solar) energy Patent applicant: Energy Conversation/Devices Inc. FIG, 6 Procedural amendment 2, name of Seimei “Otome Imeqza”/Guisu 6 , Relationship with the case of the person making the amendment Address of the patent applicant

Claims (1)

【特許請求の範囲】 ＋１１　　光電化学デバイスに当たる太陽エネルギーを
電、気エネルギーに変換するために、第−及び第二の１
′極間に接続される光重化学デバイスにお（・て。 第一の電極（１Ｂ・６０）に−気的に接続される接点表
面を有し、そして電子親和力Ｘｓ及びバンド・ギャップ
Ｅｇｓを有する接合表面を有する少なくとも１つの半導
体層（２２）より成る牛纒体基材（３２）と。 電子親和力Ｘ１及びバンド・ギャップＥｇｉ　’を自し
、前記少な（とも１つの半導体層の接合入面に配置され
たトンネル効果を示す界面層（ろ４）と。 前記第二の電極と前記界面ｊ−との間にａ４電関保をも
って配置される′ｖＬ解質（１４）と。 より成ることを特徴とする光霜化学デノくイス。 （２、特許請求の範囲第１項記載の″／ｌ、亀化学デノ
くイスにおいて、前記半導体基材（６２）は、単一層の
ｎ形半導体であり、前記電解質（１４）は、零バイアス
時の電子親和力と前記半導体層のバンド・ギャップとの
合計より大きいラドツクスミ位を有する電解質のグルー
プから選択されることを更に特徴とする光電化学デバイ
ス。 （３）　　特許請求の範囲第１項記載の光重、化学デバ
イスにおいて、前記半導体基材（６２）は、単一層のＰ
形半導体（４６）であり、前記電解質（１４）は。 零バイアス時の電子親和力と前記半導体層のバンド・ギ
ャップとの合計より小さいラドツクスミ位を有する電解
質のグループから選択されることを更に特徴とする光電
化学デバイス。 （４）　　特許請求の範囲第１項記載の光電化学デバイ
スにおいて、前記半導体基材（３２）は、単一層で且つ
界面層（６４）であり、前記半導体Ｉｉｌ！（２２）は
。 Ｅｇｉ≧Ｘｓ　−Ｘｉ　−１−Ｅｇｓ になるように選択されることを更に特徴とする光電化学
デバイス。 （５）　　特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか
に記載の光電化学デバイスにおいて、前記界面層に特徴
とする光電化学デバイスっ （６）特許請求の範囲第１項乃至第５項のいずれかに記
載の光電化学デバイスにおいて、前記半導体基材が単一
層であり、前記電解質（１４）及び前記半導体層（２２
）は、前記半導体層の接合表面が転化されるように、ラ
ドツクスミ位及び仕事関数をそれぞれ有するように選択
されることを更て特徴とする光電化学デバイス。 （７）特許請求の範囲第１項乃至第６項のいずれかに記
載の光電化学デバイスにおいて、伝導性半導体層（４０
）が、前記界面層及び前記半導体基材（ろ２）を電解質
から保護するために、前記界面層と前記電解質（１４）
との間で界面層（６４）にデポジットされ、前記伝導性
半導体は、選択されたスペクトルの光エネルギーが該伝
導性半導体を通過するように選択され、該伝導性半導体
の厚さは。 それが反射を防止するように選択されることな更に特徴
とする光電化学デバイス。 （８）特許請求の範囲第２項、第６項、第４項。 第５項・又は第６項のいずれかに記載の光電化学デバイ
スにおいて、伝導性半導体層（４０）が５前記界面層及
び前記半導体基材（３２）をＮｗ４質から保護するため
に、前記界面層と前記電解質（１４）との間で界面層（
６４）にデポジットされ、前記伝導性半導体は１選択さ
れたスペクトルの光エネルギーが該伝導性半導体を通過
するように選択され、該伝導性半導体の厚さは、それが
反射を防止するように選択されることを更に特徴とする
光電化学デバイス。 （９）　　特許請求の範囲第７項記載の光電化学デバイ
スにおいて、前記伝導性半導体は、バンド・ギャップが
３，２ｅＶより太き（、ｎを奇数、λを接合表面に当た
るエネルギー光の平均波長とすると。 厚さがほぼｎλ／４に等しいことを更に特徴とする光重
化学デバイス。 Ｏｎ　　特許請求の範囲第７項記載の光電化学デバイス
において、前記伝導性半導体は、電解質のラドツクスミ
位の直線関数である仕事関数によって更に特徴づけられ
る光電化学デバイス。 ａυ　特許請求の範囲第１項乃至第７項のいずれかに記
載の光電化学デバイスにおいて、一方の側に第一の表面
と他方の側に接触表面を有する伝導性基板（４２）、 複数の半導体層（４４・４６．４８）であって、これら
の層は、ｎ形半導体とｎ形半導体との間でその伝導形が
交番し、前記半導体層のそれぞれは電流を発生するため
に衝突する太陽エネルギーを吸収し、それによって、シ
ステムの開目１ｉ８Ｔｈ田が。 前記複数の半導体層を含む結果として増加すること、 を更に特徴とする光電化学デバイス− α２、特許請求の範囲第１０項記載の光電化学デバイス
において、前記複数の半導体層（４４・４６・４８）の
それぞれは、衝突する太陽エネルギーの一部のみを吸収
できる程度に十分に薄い膜であることを更に特徴とする
′ｙｔ亀化学デバイス。 ０漕　特許請求の範囲第１０項記載の光重化学デバイス
において、前記複数の半導体層は、前記基板（４２）上
にデポジットされる第一のｎ形半導体層（４４）と、該
第−のｎ形半導体層上にデポジットされる第二のｎ形半
導体層（４６）と、前記第二のｎ形半導体層と界面層（
６４）との間で第二のｎ形半導体層上にデポジットされ
る第三のｎ形半導体層と、を含み、前記第−及び第二の
半導体層の間に第一の電流収集接合（４５）を画成し、
前記第三の半導体層及び電解質（１４）の間に第二の電
流収集接合（４ハを画成することを更に特徴とする光電
化学デバイス。[Scope of Claims]
'The photoheavy chemical device connected between the electrodes has a contact surface electrically connected to the first electrode (1B 60) and has an electron affinity Xs and a band gap Egs. a matrix substrate (32) comprising at least one semiconductor layer (22) having a bonding surface; an interfacial layer (filter 4) exhibiting a tunnel effect arranged therein; and a 'vL solute (14) arranged with an a4 electric current between the second electrode and the interface j-. (2) In the turtle chemical device, the semiconductor substrate (62) is a single-layer n-type semiconductor. A photoelectrochemical device, further characterized in that the electrolyte (14) is selected from the group of electrolytes having a radox potential greater than the sum of the electron affinity at zero bias and the band gap of the semiconductor layer. (3) In the photochemical device according to claim 1, the semiconductor substrate (62) is composed of a single layer of P.
type semiconductor (46), and the electrolyte (14) is. A photoelectrochemical device further characterized in that the photoelectrochemical device is selected from the group of electrolytes having a Radox potential that is less than the sum of the electron affinity at zero bias and the band gap of the semiconductor layer. (4) In the photoelectrochemical device according to claim 1, the semiconductor substrate (32) is a single layer and an interface layer (64), and the semiconductor Iil! (22) is. A photoelectrochemical device further characterized in that Egi≧Xs −Xi −1−Egs is selected. (5) The photoelectrochemical device according to any one of claims 1 to 4, wherein the photoelectrochemical device is characterized by the interface layer. (6) Claims 1 to 5 In the photoelectrochemical device according to any one of the above, the semiconductor substrate is a single layer, and the electrolyte (14) and the semiconductor layer (22)
) are further characterized in that the semiconductor layer is selected to have a radoxic potential and a work function, respectively, such that a junction surface of the semiconductor layer is converted. (7) In the photoelectrochemical device according to any one of claims 1 to 6, the conductive semiconductor layer (40
), in order to protect the interface layer and the semiconductor substrate (filter 2) from the electrolyte, the interface layer and the electrolyte (14)
an interfacial layer (64) deposited between the conductive semiconductor and the conductive semiconductor selected such that light energy of a selected spectrum passes through the conductive semiconductor; A photoelectrochemical device further characterized in that it is selected to prevent reflection. (8) Claims 2, 6, and 4. In the photoelectrochemical device according to any one of Items 5 and 6, the conductive semiconductor layer (40) is configured to protect the interface layer and the semiconductor substrate (32) from Nw4. An interfacial layer (
64), the conductive semiconductor is selected such that a selected spectrum of light energy passes through the conductive semiconductor, and the thickness of the conductive semiconductor is selected such that it prevents reflection. A photoelectrochemical device further characterized in that: (9) In the photoelectrochemical device according to claim 7, the conductive semiconductor has a band gap larger than 3.2 eV, where n is an odd number and λ is the average wavelength of energetic light hitting the junction surface. Then: A photoheavy chemical device further characterized in that the thickness is approximately equal to nλ/4. In the photoelectrochemical device according to claim 7, the conductive semiconductor has a thickness that is approximately equal to nλ/4. A photoelectrochemical device further characterized by a work function.aυ A photoelectrochemical device according to any of claims 1 to 7, comprising a first surface on one side and a contact surface on the other side. a conductive substrate (42) having a conductive substrate (42), a plurality of semiconductor layers (44, 46, 48), the conductivity types of which alternate between n-type semiconductor and n-type semiconductor; a photoelectrochemical device further characterized in that each of the plurality of semiconductor layers absorbs impinging solar energy to generate an electric current, thereby increasing the openness of the system as a result of including the plurality of semiconductor layers. α2, in the photoelectrochemical device according to claim 10, each of the plurality of semiconductor layers (44, 46, 48) is a thin enough film to absorb only a part of the solar energy that impinges on it. 11. The photoheavy chemical device of claim 10, further characterized in that the plurality of semiconductor layers comprises a first n a second n-type semiconductor layer (46) deposited on the second n-type semiconductor layer, and an interface layer (44) with the second n-type semiconductor layer (
a third n-type semiconductor layer deposited on the second n-type semiconductor layer between said first and second semiconductor layers (45); ),
A photoelectrochemical device further characterized in that a second current collection junction (4) is defined between the third semiconductor layer and the electrolyte (14).