Brevet FR3046425A1 (20170707)
REVENDICATIONS1. Photocathode (7) pour dispositif (1) de photoélectrolyse 5 comprenant : un substrat (11), une couche (13) d'un conducteur métallique disposée sur le substrat (11), au moins une première couche (15) d'un premier semi- 10 conducteur de type p disposée sur la couche (13) de conducteur métallique, au moins une deuxième couche (17) d'un deuxième semiconducteur de type p disposée sur la première couche (15) du premier semi-conducteur de type p, 15 au moins une troisième couche (19) d'un troisième semi- conducteur de type n formant couche de protection et disposée sur la deuxième couche (17) du deuxième semiconducteur de type p, la troisième couche (19) du troisième semi-conducteur de type n étant stable en milieux aqueux de 20 sorte à empêcher le contact entre un électrolyte aqueux et les première (15) et deuxième (17) couches des premier et deuxième semi-conducteurs de type p et étant composée d'un matériau du type ABO,, où A est choisi parmi Ca, Sr et Ba et B est choisi parmi Ti, Fe, 25 l'énergie du bas de la bande de conduction (BC,,, p) du premier semi-conducteur de type p étant supérieure à l'énergie du bas de la bande de conduction (BC,c2p) du deuxième semi-conducteur de type p, et BRT5025 3046425 22 l'énergie du bas de la bande de conduction (BC,c2p) du deuxième semi-conducteur de type p étant supérieure à l'énergie du bas de la bande de conduction (BC,c3N) du troisième semi-conducteur de type n.\n<CLM>\1\tPhotocathode selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'énergie du bas de la bande de conduction (BC,c3N) du troisième semi-conducteur de type n est supérieure à l'énergie de réduction de protons en dihydrogène.\n<CLM>\1\tPhotocathode selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisée en ce que la couche (13) de conducteur disposée sur le substrat (11) est du cuivre.\n<CLM>\1\tPhotocathode selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le premier semi-conducteur de type p est du Cu2O et le deuxième semi-conducteur de type p est du CuO.\n<CLM>\1\tPhotocathode selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le troisième semi-conducteur de type n est du BaTiO3.\n<CLM>\1\tPhotocathode selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le substrat (11) est du verre recouvert d'un conducteur transparent, en particulier un verre FTO.\n<CLM>\1\tPhotocathode selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'épaisseur de la couche (13) de conducteur est comprise entre 511m et 1511m, notamment entre 811m et 1211m, en particulier 1011m.\n<CLM>\1\tPhotocathode selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'épaisseur de la première couche (15) du premier semi-conducteur de type p est comprise entre 3011m et 5011m, notamment entre 3511m et 4511m, en particulier 4011m. BRT5025 3046425 23\n<CLM>\1\tPhotocathode selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que l'épaisseur de la deuxième couche (17) du deuxième semi-conducteur de type p est comprise entre 0.511m et 311m, notamment entre 11.1m et 211m, en particulier 1.511m. 5\n<CLM>\1\tPhotocathode selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que l'épaisseur de la troisième couche (19) du troisième semi-conducteur de type n est comprise entre 150nm et 350nm, notamment entre 2 OOnm et 3 OOnm, en particulier 250nm.\n<CLM>\1\tPhotocathode selon l'une quelconque des revendications 1 10 à 10, caractérisée en ce que la largeur de la bande interdite du premier semi-conducteur est plus grande que la largeur de la bande interdite du deuxième semi-conducteur.\n<CLM>\1\tProcédé de fabrication d'une photocathode selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 dans lequel, on réalise la 15 photocathode par un dépôt successif des différentes couches, en particulier par dépôt chimique en phase vapeur.\n<CLM>\1\tProcédé de fabrication d'une photocathode selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 dans lequel les premier et deuxième semi-conducteurs de type p sont des oxydes du métal 20 formant la couche (13) de conducteur métallique, - on dépose une couche de conducteur métallique (13) sur le substrat (11), - on réalise la première couche (15) du premier semiconducteur de type p et la deuxième couche (17) du deuxième semi- 25 conducteur de type p par calcination, et - on dépose la troisième couche (19) du troisième semiconducteur de type n sur la deuxième couche (17) du deuxième semi-conducteur de type p. BRT5025 3046425 24\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que le métal formant le conducteur métallique est du cuivre et en ce que la calcination est réalisée sous atmosphère d'air à une température comprise entre 240°C et 260°C, notamment 250°C, pendant une 5 durée comprise entre 25min et 35min, en particulier 30min.\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce que l'on dépose la troisième couche (19) du troisième semiconducteur de type n par voie sol-gel couplé une méthode de revêtement par trempage. 10\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, caractérisé en ce que l'on réalise une calcination du troisième semiconducteur de type n sous air sec pendant un temps compris entre 30min et 2h, plus particulièrement une heure et à une température comprise entre 550°C et 770°C, plus particulièrement 600°C pour le 15 BaTiO3 afin de le cristalliser.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 16, caractérisé en ce que l'on réalise avant le dépôt de la couche de conducteur (13) un traitement de réduction sur le substrat (11).\n<CLM>\1\tDispositif de photoélectrolyse caractérisé en ce qu'il 20 comporte une photocathode selon l'une quelconque des revendications 1 à\n<CLM>\1\tBRT5025