本發(fā)明屬于半導(dǎo)體電極技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種硅基半導(dǎo)體PN結(jié)結(jié)構(gòu)及其制備方法、光電陰極和應(yīng)用，p型硅基底表面沉積有TiO₂納米結(jié)晶層，TiO₂納米結(jié)晶層通過還原處理后與p型硅基底形成肖特基接觸，得到p型硅?二氧化鈦異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)；其結(jié)晶性TiO₂納米層上負(fù)載Pt助劑構(gòu)成硅基半導(dǎo)體PN結(jié)光電陰極，該光電陰極應(yīng)用于光電化學(xué)池光解水制氫中。本發(fā)明的硅基半導(dǎo)體PN結(jié)結(jié)構(gòu)能產(chǎn)生較高的光生電壓，且具有較高的穩(wěn)定性，同時(shí)制備方法簡(jiǎn)單易行，可控性強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)；本發(fā)明的硅基半導(dǎo)體PN結(jié)光電陰極利用n型TiO₂納米結(jié)晶層成功促進(jìn)了光生載流子的分離，提升了硅基光陰極的起始電位，同時(shí)也對(duì)p型硅基底起到了保護(hù)作用。