Фотоэлектрохимическая ячейка
« Фотоэлектрохимическая ячейка » — это один из двух различных классов устройств. Первый производит электрическую энергию аналогично сенсибилизированному красителем фотогальваническому элементу , который соответствует стандартному определению фотогальванического элемента . Второй — фотоэлектролитическая ячейка , то есть устройство, в котором свет, падающий на фотосенсибилизатор , полупроводник или водный металл , погруженный в раствор электролита, непосредственно вызывает химическую реакцию, например, для получения водорода путем электролиза воды .
Оба типа устройств являются разновидностями солнечных элементов , поскольку функция фотоэлектрохимического элемента заключается в использовании фотоэлектрического эффекта (или, очень похоже, фотогальванического эффекта ) для преобразования электромагнитного излучения (обычно солнечного света) либо непосредственно в электрическую энергию, либо во что-то, что сам по себе может быть легко использован для производства электроэнергии (например, водород можно сжигать для получения электроэнергии , см. фотоводород ).
Стандартный фотогальванический эффект , работающий в стандартных фотогальванических элементах , включает возбуждение носителей отрицательного заряда (электронов) в полупроводниковой среде, и именно носители отрицательного заряда (свободные электроны) в конечном итоге извлекаются для производства энергии. Классификация фотоэлектрохимических ячеек, которая включает ячейки Гретцеля, соответствует этому узкому определению, хотя носители заряда часто являются экситонными .
С другой стороны, ситуация внутри фотоэлектролитической ячейки совершенно иная. Например, в фотоэлектрохимической ячейке с расщеплением воды при возбуждении светом электрона в полупроводнике остается дырка, которая «вытягивает» электрон из соседней молекулы воды:
Это оставляет носители положительного заряда (протоны, то есть ионы H +) в растворе, которые затем должны соединиться с одним другим протоном и соединиться с двумя электронами, чтобы сформировать газообразный водород, согласно:
Фотосинтетическая ячейка
- это еще одна форма фотоэлектролитической ячейки, в которой на выходе вместо молекулярного водорода образуются углеводы.
