Фотоприемник

 

Использование: изобретение относится к фотоприемникам на основе аморфного гидрогенизированного кремния и предназначено для использования в фотометрических устройствах видимого спектрального диапазона. Сущность изобретения: в фотоприемнике , выполненном на основе аморфного гидрогенизированного кремния толщиной 0,5 мкм и содержащем область собирания, фронтальный прозрачный контакт из SnOa, потенциальный барьер и зеркальный омический контакт, толщина области собирания 0,21-0,23 мкм. 5 ил.

CO}03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБЛИК (51)5 Н 01 1 31/20

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР

Л (ГОСПАТЕНТ СССР) м ОЩ ц

>1 "" 1 ." ТЕ::-,, А

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ нении оптических характеристик (толщина d слоя а-Si:H и области собирания w) на температурные зависимости фототока, Авторами впервые обнаружено, что явление интерференции в тонких структурах оказывает существенное влияние на зависимость фототока от температуры и установлено, что для значения d = 0,5 0,05 мкм и w = 0,21—

0,23 мкм зависимость фототока от температуры характеризуется минимальным температурным коэффициентом по сравнению с литературными значениями.

На фиг, .1 схематично представлена структура предлагаемого фотоприемника; на фиг. 2 — спектральные .характеристики (зависимости коэффициента собирания

0 (А ) отдлины волны)для фотоприемников с отражающим тыльным контактом для зна(21) 4947381/25 (22) 24.06.91 (46) 07.05.93. Бюл. М 17 (71) Казахский государственный университет им.С.М.Кирова (72) С.M.Màíàêoâ и Т,И.Таурбаев (56) Дудников Ю.А„Коротков В.fl., Манаков

С.M., Сванбаев Е.А., С1 амкулов А.А., Таурбаев Т.И., Хренов Л.Л. Фотопреобраеователи на основе аморфного гидрогенизированного кремния/Оптико-механическая промыш ленность. М 12, 1989, с.49 — 51.

Современные проблемы полупроводниковой фотоэнергетики/Под ред. Т.Коутса, Дж. Микина. — М.: Мир, 1988. С.186 — 189.

Изобретение относится к фотоприемникам на основе аморфного гидрогенизированного кремния (а-Si:H) и предназначено для использования в фотометрических устройствах видимого спектрального диапазона (400 — 700 нм).

Цель изобретения — уменьшение температурного коэффициента фототока для фотоприемников на основе аморфного кремния.

Использование зеркального отражения света от тыльного контакта приводит к увеличению спектральной чувствительности фотоприемника в красной области спектра.

Однако до настоящего времени не исследовалось влияние интерференции света в тонкопленочных фотоприемниках с отражающим тыльным контактом при изме(54) ФОТОПРИЕМНИК (57) Использование; изобретение относится к фотоприемникам на основе аморфного гидрогенизированного кремния и предназначено для использования в фотометрических устройствах видимого спектрального диапазона, Сущность изобретения: в фотоприемнике, выполненном на основе аморфного гидрогенизированного кремния толщиной 0,5 мкм и содержащем область собирания, фронтальный прозрачный контакт из Яп02, потенциальный барьер и зеркальный омический контакт, толщина области собирания 0,21 — 0,23 мкм. 5 ил, 1614112 чения d — 0,5 мкм при значении толщины области собирания w == 0,17 мкм (кривая 1) и

w- 0,22 мкм (кривая 2); на фиг. 3 — спектральные характеристики фотоприемника без отражающего тыльного контакта при различных температурах: кривая 1 — 20 С, кривая 2 — 40" С; на фиг, 4 — спектральные характеристики фотоприемника с параметрами: d == 0 5 мкм, w =- 0,22 мкм при различных температурах: кривая 1 — 20 С, кривая

2 — 40 С; на фиг. 5 — температурные зависимости фототока (ly) фотоприемников с отражающим тыльным контактом при различных значениях толщины w: кривая 1 — 0,17 мкм, кривая 2 — 0,22 мкм для случая поглощающего тыльного контакта, кривая 3 — 0,22 мкм, кривая 4 — 0,3 мкм, Предлагаемый фотоприемник (фиг, 1) состоит из прозрачного фронтального контакта 1 (слой SnOz толщиной 0,2 мкм), слоя а-Si:Í 2, отражающего тыльного контакта 3.

Буквами w и d обозначены толщины области собирания и пленки а-Si:H соответственно, а Ф и Фг — падающий и отраженный потоки фотонов, Свет, попадая в толщу полупроводника, поглощается в нем по закону Бугера-Ламберта; Ф (х) = Ф е", где Ф {х) — поток фотонов в точке с координатой х; Ф> — поток .фотонов на поверхности полупроводника (х=- 0); а (il ) — коэффициент оптического поглощения для монохроматического света с длиной волны А, Часть света, отразившаяся от тыльного контакта, имеет интенсивность где R — коэффициент отражения света для тыльного контакта (в нашем случае R = 0,9);

d — толщина слоя a-Si;H. Обозначенный на фиг. 1 параметр w представляет собой толщину области эффективного собирания фотогенерированных носителей заряда для образца ФП с поглощающим контактом (R =

=О), Вклад в фототок дают только электронно-дырочные пары, рожденные падающим

Ф и отраженным Ф световыми. потоками, поглощенными в области w. Для гомогенного образца и плоского зеркального тыльного контакта наблюдается интерференция между падающим и отраженным светом и на спектральных характеристиках ФП (зависимости коэффициента собирания от длины волны) появляются относительные максимумы, положение которых определяется оптической разностью хода падающего и отраженного света, как показано на фиг. 2, Интерференционные эффекты наиболее существенны в длинноволновой области спек10

55 тра,.поскольку коротковолновые фотоны, имеющие большой коэффициент оптического поглощения, полностью поглощаются вблизи поверхности полупроводника.

При увеличении температуры происходит уменьшение оптической ширичы запрещенной зоны в à-Si:Í, наблюдается увеличение толщины области эффективного собирания и возрастание диффузии электронов против электрического поля, в результате чего коэффициент собирания для ФП беэ отражающего тыльного контакта в ко-.

poTKoBoRHoB0A области уменьшается, a B длинноволновой — увеличивается (фиг. 3, кривые 1 и 2), Указанное явление значительно осложняется интерференцией света в тонкой пленке а-Si:Н, оптические параметры которой также изменяются с температу— рой, Сказанное выше поясняет фиг. 4, на которой показаны спектральные характеристики ФП с отражающим тыльным контактом с параметрами d =- 0,5 мкм и w == 0,22

MKM при различных температурах. Как видно из фиг. 4, 0(А) увеличивается в области

550-610 нм, а при увеличении температуры уменьшается в диапазоне 620-660 нм. Таким образом, для указанных параметров

ФП интерференционные явления в некоторой степени стабилизируют температурную зависимость коэффициента собирания. Измерения спектральных характеристик при других значениях параметров d u w не выявили указанной выше особенности.

Результаты экспериментов по измерению зависимости фототока от температуры для различных толщин области эффективного собирания w: кривая 1 — w = 0,17 мкм; кривая 2 — w = 0,22 для случая поглощающего тыльного контакта: кривая 3 — w = 0,22 мкм; кривая 4 — w = 0,3 мкм, Как видно из графиков, для образца w =- 0,3 мкм температурный коэффициент фототока превышает температурный коэффициент для образца без отражения. Для образца с w = 0,17 мкм

ТК практически не отличается от ТК образца с поглощающим контактом, так как большая часть фотонов поглощается в "мертвом" слое а-Si: Í {d - w) и не дает вклада в фототок.

Для образца с w = 0,3 мкм, наоборот, большая часть фотонов, как падающих, так и отраженных, поглощается в фотоактивном слое w, и изменение оптических параметров а-Si:Н с температурой приводит к быстрому, по сравнению с ФП без отражения, росту фототока с температурой, а затем уменьшению температурного коэффициента. Для образца со значением а =- 0,22 мкм наблюдается уменьшение ТК в диапазоне температур от 10 до 40"С до 0.14 jo!"С по

1814112 с,6

Voo о,s

О,б о

4 со

00 . Фк .3.

600 сравнению с 0,28ф,/"C для ФП без отражающего тыльного контакта. Таким образом, ч = 0.22 мкм является оптимальной толщиной для создания ФП с повышенной температурной стабильностью. Изменение w в 5 пределах 0,22+0,01 мкм приводит к.увеличению ТК до 0,1б-0,18 / С, а выход w за указанные пределы не дает существенного выигрыша в ТК по сравнению с ФП без отражения. 10

Толщина области собирания определяется плотностью локализованных состояний в à-Si:Н и практически реализуется технологическими режимами осаждения пленки а-Sl:Н (температурой, давлением, 15 мощностью разряда и т.д.).

Таким образом, изобретение позволяет изготавливать ФП на основе аморфного, кремния, температурный коэффициент KOторого вдвое меньше аналогичной величины для ФП-прототипа.

Формула изобретения

Фотоприемник, выполненный на основе аморфного гидрогенизированного кремния толщиной 0,5 мкм, содержащий область собирания, фронтальный прозрачный контакт из Яп02. потенциальный барьер и зеркальный тыльный омический контакт, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью уменьшения температурного коэффициента фототока, фотоприемник выполнен с толщиной области собирания 0,21-„0,23 мкм.

1814112 о,8

0,6 о,2

Фиг А.

Iy, огн е>, l2

2о Чо сто 0

Фиг.5.

Редактор

Заказ 1829 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул. Гагарина. 101 о

Цоо

)., нм

Е, С

Составитель С.Манаков

Техред M.Ìîðråíòàë Корректор М, Петрова

Фотоприемник Фотоприемник Фотоприемник Фотоприемник 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к химической технологии, а именно к способу получения тетрафторсилана и газу на его основе

Изобретение относится к области фотоэлектрического преобразования солнечной энергии. Фотоэлектрический элемент согласно изобретению содержит электродный слой из прозрачного электропроводящего оксида, который осажден на прозрачной несущей подложке, контактный слой из легированного аморфного кремния первого типа и имеющий толщину, самое большее 10 нм, первый активный слой из легированного аморфного соединения кремния первого типа, который имеет запрещенную зону, которая больше, чем запрещенная зона материала указанного контактного слоя, второй активный слой из соединения кремния с собственной проводимостью и третий активный слой из легированного соединения кремния второго типа. Также предложены фотоэлектрическая преобразующая панель, содержащая по меньшей мере один фотоэлектрический элемент и способ изготовления фотоэлектрического элемента. Изобретение обеспечивает высокую эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую, возможность создания дешевых солнечных элементов, а также использование для их создания кремния. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к структуре двухкаскадного тонкопленочного солнечного модуля (фотопреобразователя) на основе аморфного и микрокристаллического кремния. Тонкопленочный солнечный модуль состоит из последовательно расположенных: фронтальной стеклянной подложки, фронтального контактного слоя из прозрачного проводящего оксида, подслоя из нестехиометрического карбида кремния р-типа, аморфного и микрокристаллического каскадов, соединенных последовательно. Аморфный каскад состоит из р-слоя на основе слоя наночастиц кремния в матрице гидрогенизированного нестехиометрического оксида кремния, легированного бором (nc-Si/SiOx:H), являющегося широкозонным окном, собственного слоя на основе аморфного гидрогенизированного кремния (а-Si:H) и n-слоя на основе слоя наночастиц кремния в матрице гидрогенизированного нестехиометрического оксида кремния, легированного фосфором (nc-Si/SiOx:H), являющегося промежуточным отражателем. Микрокристаллический каскад состоит из pin структуры на основе микрокристаллического кремния (uc-Si:H), тыльного контактного слоя из прозрачного проводящего оксида, продольных и поперечных электрических контактных шин, тыльного отражателя, выполняющего герметизирующую функцию, установленного вместе с тыльным стеклом и коммутационной коробки. Способ изготовления тонкопленочного солнечного модуля включает нанесение на фронтальную стеклянную подложку слоя прозрачного проводящего оксида, нанесение подслоя из нестехиометрического карбида кремния методом плазмохимического осаждения из газовой фазы в силан-водородной плазме, на подслой методом плазмохимического осаждения из газовой фазы наносят аморфный каскад. На слой аморфного каскада наносят слой микрокристаллического каскада, затем наносят тыльный контактный слой из прозрачного проводящего оксида, после чего наносят продольные и поперечные электрические шины, поверх которых наносят тыльный отражатель, выполняющий герметизирующую функцию, на который устанавливают тыльное стекло и коммутационную коробку. Обеспечивается снижение фотодеградации при снижении толщины собственного слоя аморфного кремния, повышение стабилизированной эффективности, повышение квантовой эффективности за счет снижения потерь от поглощения. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Фотоприемник

Наверх