Semiconductor - dielectric heterostructures for photoelectrochemical hydrogen evolution
Project goals
Photoelectrochemical (PEC) cells produce hydrogen from water and sunlight promising large scale energy storage of intermittent renewables. In this project we propose to use a silicon photoelectrode, as an abundant, industrially tested material. Its stability in a PEC device is ensured by a native SiO2 layer, which however inhibits charge transport limiting reaction kinetics. We use our unique know-how to deposit epitaxial oxide layers on silicon without SiO2 formation. The method’s flexibility offers to tune the oxide’s band alignment and interfacial properties. The project focuses on 1) comparison of various protective oxides for silicon photoabsorbers and similar semiconductors, 2) integration the heterostructures into PEC cells and 3) novel insights into protective dielectric oxide materials and their interfacial properties with semiconductors, based on in situ electrochemical and spectroscopy experiments supported by theoretical modeling.
Keywords
epitaxial filmsheterostructuresdielectricsSrTiO3siliconelectrolysisRaman scattering
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
—
Call for proposals
—
Main participants
Fyzikální ústav AV ČR, v. v. i.
Contest type
M2 - International cooperation
Contract ID
21-20110K
Alternative language
Project name in Czech
Heterostruktury s přechodem polovodič - dielektrikum pro fotoelektrolýzu vody
Annotation in Czech
Fotoelektrochemické (FEC) články vyrábějí vodík z vody a slunečního záření a tím slibují rozsáhlé uchovávání energie z obnovitelných zdrojů. V tomto projektu navrhujeme využití fotoelektrody z křemíku (Si), který je průmyslově ověřeným a rozšířeným materiálem. Stabilita křemíku v těchto článcích je dosažena jeho zoxidovaným povrchem, vrstvou SiO2, která ale brání transportu náboje a limituje rychlost redoxních reakcí. V projektu využijeme svoje unikátní odborné znalosti růstu tenkých vrstev oxidů na křemíku bez vzniku SiO2. Flexibilita této metody umožňuje optimalizovat elektronická pásma a vlastnosti rozhraní Si a vrstvy oxidu. Projekt se soustředí na: 1) porovnání různých ochranných vrstev oxidů pro křemík a příbuzné polovodiče 2) integraci vzniklých heterostruktur do FEC článků a 3) porozumění materiálů ochranných dielektrických vrstev a jejich rozhraní s polovodičem na základě in situ Ramanovy spektroskopie a teoretického modelování.
Scientific branches
Solution timeline
Realization period - beginning
Mar 1, 2021
Realization period - end
Aug 31, 2024
Project status
—
Latest support payment
Apr 1, 2024
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP25-GA0-GF-R
Data delivery date
Mar 12, 2025
Finance
Total approved costs
6,695 thou. CZK
Public financial support
6,410 thou. CZK
Other public sources
285 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Recognised costs
6 695 CZK thou.
Public support
6 410 CZK thou.
0%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Coating and films
Solution period
01. 03. 2021 - 31. 08. 2024