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Fotoelettrodo di InGaN/InN per scissione dell’acqua

ESTECHFotoanodoInGaN/InNNanostruttureScissione dell’acqua

Introduzione

L’invenzione consiste in un fotoanodo per la generazione di idrogeno via scissione fotocatalitica dell’acqua per soddisfare il bisogno di una fonte di energia pulita, rinnovabile e immagazzinabile. L’elettrodo si compone di uno strato nanostrutturato di InGaN/InN sviluppato su un substrato di Silicio disponibile in commercio. Ne risulta in un dispositivo chimicamente stabile, ecologico ed economico.

Caratteristiche Tecniche

L’invenzione riguarda la produzione di idrogeno tramite scissione fotocatalitica dell’acqua. L’obiettivo di questa invenzione è di fornire sia un fotoanodo che non sia soggetto ad un rapido deterioramento dell’efficienza fotocatalitica, sia un metodo di produzione di tale fotoanodo su celle fotovoltaiche di Silicio convenzionali mantenendo elevata l’attività richiesta per l’applicazione desiderata. Questi e altri scopi sono raggiunti con la presente invenzione che consiste in un dispositivo ibrido innovativo che integra un fotoanodo a una cella commerciale di Si. Il fotoanodo è costituito da uno strato epitassiale di InGaN cresciuto su piani cristallografici (111) di silicio-p, successivamente decorato da quantum dots di InN. Lo strato di InGaN offre una bangap regolabile per un ottimale assorbimento della radiazione solare. I dots di InN incrementano l’efficienza fotocatalitica fornendo un’alta densità di stati superficiali positivi. La cella fotovoltaica di Si, fornendo facilmente la polarizzazione di 0,4 V, consente al sistema integrato di raggiungere il 22% di efficienza nella conversione dell’energia solare, in un sistema completamente autonomo. Questa performance soddisfa tutti gli obiettivi fissati dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti.

Possibili Applicazioni

  • Produzione di idrogeno;
  • Energia rinnovabile;
  • Biosensori;
  • Celle fotovoltaiche a banda intermedia;
  • Chimica analitica.

Vantaggi

  • Resistenza al degradamento chimico;
  • Bandgap regolabile;
  • Produzione di H2 a impatto zero;
  • Integrabilità in celle fotovoltaiche di silicio;
  • Economico;
  • Biocompatibile.