本发明涉及光电化学电池领域，具体为一种储能器件集成式光电化学水分解电池的设计方法。以n型半导体光阳极连接储能器件负极，p型半导体光阴极连接储能器件正极，利用质子交换膜将电极隔离在不同电解液中，构成储能器件集成式光电化学水分解电池。n型半导体光阳极受光激发产生的光生空穴扩散至表面将水氧化释放出氧气，而光生电子则通过外电路转移至储能器件负极实现对负极充电；p型半导体光阴极受光激发产生的光生电子将水还原释放氢气，而光生空穴通过外电路转移至储能器件正极实现正极充电。本发明将传统光电化学电池中在外电路直接复合的光生电荷以电能形式储存在储能器件中，有效提高了太阳能的转化利用效率。