Солнечный фотоэлектрический концентраторный модуль

Авторы патента:

Садчиков Николай Анатольевич (RU)

Андреева Алёна Валерьевна (RU)

Андреев Вячеслав Михайлович (RU)

Давидюк Николай Юрьевич (RU)

Чекалин Александр Викторович (RU)

H01L31/054 - Полупроводниковые приборы, чувствительные к инфракрасному излучению, свету, электромагнитному, коротковолновому или корпускулярному излучению, предназначенные либо для преобразования энергии такого излучения в электрическую энергию, либо для управления электрической энергией с помощью такого излучения; способы или устройства, специально предназначенные для изготовления или обработки таких приборов или их частей; конструктивные элементы приборов (H01L 51/00 имеет преимущество; приборы, состоящие из нескольких компонентов на твердом теле, сформированных на общей подложке или внутри нее, кроме приборов, содержащих чувствительные к излучению компоненты, в комбинации с одним или несколькими электрическими источниками света H01L 27/00; кровельные покрытия с приспособлениями для размещения и использования устройств для накопления или концентрирования энергии E04D 13/18; получение тепловой энергии с

Владельцы патента RU 2641627:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук (RU)

Солнечный фотоэлектрический концентраторный модуль содержит первичный оптический концентратор (3) в виде линзы Френеля, с линейным размером D, оптическая ось (4) которой проходит через центр (5) фотоактивной области фотоэлемента (1), выполненной в виде круга диаметром d, и соосный с ним вторичный концентратор (6), выполненный в виде четвертьволнового радиального градана диаметром d и высотой h₁, установленный на расстоянии h₂ от фронтальной поверхности линзы Френеля, при этом величины h₁, h₂, и D удовлетворяют определенным соотношениям. Изобретение обеспечивает формирование фотоэлектрического модуля с повышенной надежностью, с увеличенным сроком службы и высокой энергопроизводительностью за счет выравнивания освещенности фотоактивной области и уменьшения локальной концентрации солнечного излучения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области солнечной энергетики и, в частности, к фотоэлектрическим концентраторным модулям. Настоящее изобретение предназначено для применения в концентраторных солнечных энергоустановках, используемых в качестве систем энергоснабжения в различных климатических зонах.

Одним из наиболее перспективных методов получения электроэнергии из возобновляемых источников является фотоэлектрическое преобразование концентрированного солнечного излучения с использованием высокоэффективных каскадных фотоэлементов (ФЭ) и недорогих оптических концентраторов. Известно, что применение концентраторов излучения при условии согласования их параметров с параметрами ФЭ позволяет не только поднять энергетическую эффективность фотоэлектрических концентраторных модулей, но и улучшить их энерго-экономические показатели за счет уменьшения расхода дорогостоящих полупроводниковых материалов. Использование последних при концентрации солнечного излучения 500-2500 крат позволяет пропорционально сократить суммарную площадь ФЭ и существенно снизить стоимость получаемой электроэнергии. В то же время, при высокой степени концентрации солнечного излучения происходит чрезмерный разогрев ФЭ, что негативно влияет на преобразующие свойства ФЭ, их срок службы и выходные характеристики фотоэлектрических модулей. Лучшие характеристики оптических фокусирующих систем могут быть получены при использовании двухкаскадных оптических концентраторов. В качестве первичного оптического элемента в таких системах обычно используют длиннофокусные стеклянные линзы или линзы Френеля большой площади, вторичные оптические элементы могут быть разной конструкции - короткофокусные стеклянные линзы, полые или стеклянные конические или параболические отражатели. Преимущество двухкаскадных фокусирующих систем заключается в том, что они обеспечивают дополнительное собирание света от первичных концентраторов, позволяют уменьшить углы преломления света, что приводит к снижению хроматической аберрации при фокусировке; в случае установки дополнительных отражателей - к более равномерному распределению плотности излучения в сфокусированном световом пятне. Кроме того, они позволяют увеличить предельный угол отклонения оптической оси фокусирующей системы относительно направления падающего солнечного излучения, что делает возможным снижение требований к характеристикам следящих систем и, соответственно, уменьшение стоимости конструкции.

Известен солнечный концентраторный модуль (см. патент US 6717045, МПК H01L 31/042, H01L 31/052, опубл. 06.04.2004), включающий множество оптических концентраторов, фокусирующих солнечное излучение на фотоприемные площадки ФЭ. Каждый из оптических концентраторов состоит из первичного концентратора, имеющего степень концентрации солнечного излучения 5-10 крат, вторичного концентратора, расположенного ниже первого концентратора и увеличивающего степень концентрации солнечного излучения в 20-50 раз, и третьего концентратора, установленного в нижней плоскости вторичного концентратора и фокусирующего излучение на поверхность ФЭ. В качестве первичного концентратора может быть использована линза Френеля. Вторичный концентратор представляет собой комбинированный параболический отражатель, изготовленный из стекла или керамики и имеющий отражающие и защитные покрытия. В качестве третьего концентратора служит стеклянная линза. Фотоэлемент устанавливают на площадке, имеющей оребрение для рассеяния тепла.

Недостатками рассматриваемой конструкции солнечного концентраторного модуля являются большие потери света за счет отражения на поверхностях оптических элементов трехкаскадного концентратора, высокий уровень концентрации света на поверхности ФЭ, технические сложности изготовления, монтажа и юстировки большого количества оптических деталей и, соответственно, высокая стоимость конструкции.

Известен фотоэлектрический концентраторный модуль (см. заявка PCT WO 2007093422, МПК H01L 31/052, опубл. 23.08.2007), содержащий линзовую панель и панель с ФЭ, установленные на несущей раме, обеспечивающей герметизацию внутреннего объема модуля и защиту оптических элементов от воздействия внешней среды. На линзовой панели установлены концентраторные линзы, в качестве которых используются линзы Френеля. ФЭ, изготовленные на основе многослойных гетероструктур, напаяны на теплоотводы и установлены на нижней несущей панели так, что фотоприемная площадка каждого ФЭ расположена в фокусе одной из линз Френеля.

Недостатками известной конструкции фотоэлектрического концентраторного модуля является сложность монтажа с высокой точностью большого количества ФЭ на несущей панели и низкая разориентационная характеристика устройства, требующая использования более точных и сложных систем слежения за Солнцем.

Известен солнечный концентраторный модуль (см. патент RU 2352023, МПК H01L 31/052, опубл. 10.04.2009), содержащий фронтальную панель и тыльную панель, изготовленные из силикатного стекла, первичный и вторичный оптические концентраторы и ФЭ с теплоотводящим основанием. Первичный оптический концентратор выполнен в форме линзы, сформированной в виде тыльной поверхности фронтальной панели. Вторичный оптический концентратор выполнен в виде фокона, установленного меньшим основанием на светочувствительной поверхности ФЭ. ФЭ с теплоотводящим основанием, размещен на фронтальной поверхности тыльной панели соосно первичному оптическому концентратору. Вторичный оптический концентратор позволяет улучшить разориентационную характеристику солнечного фотоэлектрического модуля, что обеспечивает увеличение энергопроизводительности солнечного концентраторного модуля.

Недостатками известного солнечного концентраторного модуля являются сложность монтажа вторичного оптического концентратора на светочувствительной поверхности ФЭ, приводящая к большому количеству брака при сборке конструкции и уменьшающая срок службы ФЭ, а также трудоемкость позиционирования ФЭ и высокая статистическая вероятность линейного несовпадения центра ФЭ с оптическим центром линзы.

Известен солнечный концентраторный модуль (см. заявка WO 2014066957, МПК H01L 31/048, H01L 31/052, опубл. 08.05.2014). Модуль представляет собой объемную несущую конструкцию, в верхней части которой расположено множество первичных оптических концентраторов в виде линз. В нижней части конструкции прикреплено множество ФЭ и над каждым ФЭ установлен вторичный оптический элемент, расположенный напротив соответствующего первичного концентратора. Вторичный концентратор представляет собой тонкостенную конструкцию, закрепленную в поддерживающем устройстве, с выпуклой верхней частью и боковыми стенками, состоящими из секторов параболической формы.

Недостатком известного солнечного концентраторного модуля является сложность изготовления вторичного оптического концентратора. Монтаж вторичного оптического концентратора на светочувствительной поверхности ФЭ приводит к уменьшению срока службы элементов.

Известен солнечный концентраторный модуль (см. заявка CN 103165717, МПК H01L 31/054, опубл. 19.06.2013), содержащий матрицу из линз Френеля, закрепленную на стеклянной плате, панели солнечных батарей, размещенные на металлическом основании и вторичные концентрирующие элементы в виде стеклянных цилиндрических линз. Цилиндрических линзы установлены над ФЭ и жестко закреплены на металлическом основании, а верхняя плата и металлические основания фиксируют так, чтобы оптические оси линз Френеля проходили через центры цилиндрических линз и фотоприемных площадок ФЭ. Фокусы линз Френеля позиционируют в середине продольной оси цилиндрических линз.

Недостатками известного солнечного концентраторного модуля являются сложность монтажа вторичного оптического концентратора и трудоемкость позиционирования ФЭ. Кроме того, вторичные концентрирующие элементы в виде цилиндрических линз улучшают разориентационные характеристики модулей только в одной плоскости.

Известен солнечный фотоэлектрический концентраторный модуль (см. патент RU 2307294, МПК H01L 31/052, опубл. 27.09.2007), совпадающий с настоящим техническим решением по наибольшему числу существенных признаков и принятый за прототип. Солнечный фотоэлектрический концентраторный модуль содержит фронтальную панель из силикатного стекла с линзами Френеля на ее тыльной стороне, а также ФЭ с теплоотводящими основаниями. Теплоотводящие основания расположены на тыльной панели из силикатного стекла. Оптические оси линз Френеля проходят через центры фотоактивных поверхностей соответствующих ФЭ. Введена дополнительная промежуточная панель из силикатного стекла, на которой установлены плосковыпуклые линзы, соосные с соответствующими линзами Френеля. Фотоактивные поверхности ФЭ расположены в фокусном пятне двух оптических концентраторов - линз Френеля и плоско-выпуклых линз.

Известный солнечный фотоэлектрический концентраторный модуль обладает хорошей разориентационной характеристикой. Однако недостатком известного модуля-прототипа является высокий уровень концентрации солнечного излучения на ФЭ. В центре фокусного пятна двух оптических концентраторов - линзы Френеля и плоско-выпуклой линзы, концентрация солнечного излучения достигает 5000 крат, что приводит к снижению эффективности преобразования света в электроэнергию и уменьшает срок службы ФЭ.

Задачей, решаемой настоящим техническим решением, является создание солнечного фотоэлектрического концентраторного модуля с повышенной надежностью, с увеличенным сроком службы и высокой энергопроизводительностью за счет выравнивания освещенности фотоактивной области ФЭ и уменьшения локальной концентрации солнечного излучения.

Поставленная задача решается тем, что солнечный фотоэлектрический концентраторный модуль включает первичный оптический концентратор в виде линзы Френеля, с линейным размером D, оптическая ось которой проходит через центр фотоактивной области ФЭ, выполненной в виде круга диаметром d, и соосный с ним вторичный концентратор, выполненный в виде четвертьволнового радиального градана диаметром, равным d, и высотой h₁, установленный на расстоянии h₂ от фронтальной поверхности линзы Френеля, при этом величины h₁, h₂, и D удовлетворяют соотношениям, мм:

h₁=L/4;

h₂=F;

где: F - фокусное расстояние линзы Френеля, мм;

L - характеристическая длина самофокусировки градиентной линзы, мм;

N_a - числовая апертура градана.

На торцевые поверхности градана могут быть нанесены просветляющие диэлектрические покрытия.

Выбор значения высоты h₁ определяется свойствами радиальных градиентных линз, внутри которых за счет радиального изменения показателя преломления происходит периодическая самофокусировка параллельного светового пучка в точках на оптической оси на расстоянии характеристической длины самофокусировки L. При этом при фокусировке светового пятна на приемный торец градана длиной L/4, сфокусированное излучение выходит через выходной торец градана в виде параллельного светового пучка.

Для фокусировки солнечного излучения на приемном торце, четвертьволновой радиальный градан устанавливается соосно с линзой Френеля на расстоянии h₂, равном фокусу линзы Френеля F.

Для обеспечения оптического преобразования всех световых лучей внутри вторичного концентратора, выходной апертурный угол первичного концентратора, определяемый соотношением размера D линзы Френеля и ее фокусного расстояния F, устанавливается равным или меньшим входному апертурному углу градана, определяемому числовой апертурой N_a.

Для снижения потерь линзы Френеля на отражение света на торцевые поверхности градана могут быть нанесены просветляющие диэлектрические покрытия.

Устройство настоящего солнечного фотоэлектрического концентраторного модуля поясняется чертежом, где схематично изображен солнечный фотоэлектрический концентраторный модуль с вторичным концентратором, выполненным в виде четвертьволнового радиального градана.

Настоящий солнечный фотоэлектрический концентраторный модуль (см. чертеж) содержит ФЭ 1, фотоактивная область 2 которого выполнена в виде круга диаметром d, первичный оптический концентратор 3 в виде линзы Френеля с линейным размером D, оптическая ось 4 которой проходит через центр 5 фотоактивной области 2 ФЭ 1 и вторичный соосный с ним концентратор 6, выполненный в виде четвертьволнового радиального градана диаметром d, и высотой h₁, установленный на расстоянии h₂ от фронтальной поверхности 7 первичного оптического концентратора 3. Высота h₁ установлена равной характеристической длины самофокусировки градиентной линзы L. Высота h₂ установлена равной фокусу линзы Френеля F. Размер D линзы Френеля и ее фокусное расстояние F выбраны такими, чтобы выполнялось соотношение:

где N_a - числовая апертура градана. На торцевые поверхности градана могут быть нанесены просветляющие диэлектрические покрытия.

При работе настоящего солнечного фотоэлектрического концентраторного модуля, ориентированного перпендикулярно солнечным лучам, солнечное излучение, попадающее на входную апертуру первичного оптического концентратора 3, фокусируется им на приемном торце 8 вторичного оптического концентратора 6, затем после изменения направления хода лучей во вторичном оптическом концентраторе 6, через выходной торец 9 вторичного оптического концентратора 6 в виде параллельного светового пучка направляется на фотоактивную область 2 ФЭ 1.

При этом распределение концентрации солнечного излучения на поверхности фотоактивной области 2 ФЭ 1 более однородное, чем в фокальном пятне первичного оптического концентратора 3, происходит выравнивание интенсивности светового потока, а также уменьшается спектральная неоднородность излучения. Максимальные значения локальной концентрации солнечного излучения существенно ниже, чем при использовании в качестве вторичных оптических концентраторов 6 выпуклых линз. Уменьшение спектральной неоднородности излучения приводит к увеличению КПД преобразования света в трехкаскадном ФЭ за счет уменьшения латеральных токов между каскадами. Снижение максимальных значений локальной концентрации солнечного излучения приводит к уменьшению локального перегрева ФЭ. Более однородное распределение концентрации солнечного излучения по поверхности фотоактивной области ФЭ приводит к повышению надежности его работы, увеличению срока службы и увеличению эффективности преобразования солнечного излучения в электрическую энергию.

1. Солнечный фотоэлектрический концентраторный модуль, включающий первичный оптический концентратор в виде линзы Френеля, с линейным размером D, оптическая ось которой проходит через центр фотоактивной области фотоэлемента, выполненной в виде круга диаметром d, и соосный с ним вторичный концентратор, выполненный в виде четвертьволнового радиального градана диаметром d и высотой h₁, установленный на расстоянии h₂ от фронтальной поверхности линзы Френеля, при этом величины h₁, h₂, и D удовлетворяют соотношениям, мм:

H₁=L/4;

H₂=F;

где: F - фокусное расстояние линзы Френеля, мм;

L - характеристическая длина самофокусировки градиентной линзы, мм;

N_a - числовая апертура градана.

2. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что на торцевые поверхности четвертьволнового радиального градана нанесены просветляющие диэлектрические покрытия.

Настоящее изобретение относится к многомодульным устройствам, сформированным на общей подложке, которые более предпочтительны, чем одиночные модульные устройства, особенно в фотоэлектрических областях применения.

Сканирующее матричное фотоприемное устройство // 2634376

Изобретение относится к сканирующим матричным фотоприемным устройствам (МФПУ) - устройствам, преобразующим входное оптическое изображение, формируемое объективом, в заданный спектральный диапазон, а затем в выходной электрический видеосигнал с помощью сканирования изображения.

Оптопара // 2633934

Изобретение относится к области к технике преобразования световой энергии в электрическую и предназначено для преобразования световой энергии в электрическую. Заявленная оптопара содержит источник света, фотопреобразователь и корпус.

Структура фотопреобразователя на основе кристаллического кремния и линия по его производству // 2632267

Изобретение относится к области полупроводниковых приборов, а именно к структуре фотопреобразователей на основе монокристаллического или поликристаллического кремния и к линии по производству фотопреобразователей.

Гетероструктурный фотоэлектрический преобразователь на основе кристаллического кремния // 2632266

Изобретение относится к области полупроводниковых приборов, а именно к изготовлению активных слоев солнечных модулей на основе монокристаллического или поликристаллического кремния.

Способ контроля структурного качества тонких плёнок для светопоглощающих слоёв солнечных элементов и устройство для его реализации // 2631237

Изобретение относится к области преобразования солнечной энергии в электрическую в тонкопленочных полупроводниковых солнечных элементах. Способ контроля структурного качества тонких пленок для светопоглощающих слоев солнечных элементов заключается в том, что регистрируют излучение пленок при импульсном лазерном возбуждении, при этом уровень возбуждения устанавливают в диапазоне 10-200 кВт/см2 для возникновения стимулированного излучения с полушириной спектра Δλ~10 нм, и сравнивают интенсивности и полуширины спектров стимулированного излучения для определения относительного структурного качества пленок.

Способ измерения физических величин с помощью датчиков на поверхностных акустических волнах // 2629892

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для дистанционного беспроводного измерения различных физических величин, в частности температуры, давления, перемещения, магнитной индукции, ультрафиолетового излучения, концентрации газов и др., с помощью датчиков на поверхностных акустических волнах (ПАВ) при их облучении радиоимпульсами.

Устойчивый к излучению инвертированный метаморфический многопереходный солнечный элемент // 2628670

Многопереходный солнечный элемент для космической радиационной среды, причем многопереходный солнечный элемент имеет множество солнечных субэлементов, расположенных в порядке убывания запрещенной зоны, включающее в себя: первый солнечный субэлемент, состоящий из InGaP и имеющий первую запрещенную зону, причем первый солнечный субэлемент имеет первый ток короткого замыкания, связанный с ним; второй солнечный субэлемент, состоящий из GaAs и имеющий вторую запрещенную зону, которая имеет ширину, меньшую, чем первая запрещенная зона, причем второй солнечный субэлемент имеет второй ток короткого замыкания, связанный с ним; при этом в начале срока службы первый ток короткого замыкания меньше, чем второй ток короткого замыкания, так что эффективность AM0 преобразования является субоптимальной.

Устройство солнечных батарей // 2625263

Согласно изобретению предложена эффективная солнечная батарея, выполненная многопереходной с защитным диодом, причем у многопереходной солнечной батареи и структуры защитного диода имеется общая тыльная поверхность и разделенные меза-канавкой фронтальные стороны, общая тыльная поверхность включает в себя электропроводящий слой, многопереходная солнечная батарея включает в себя стопу из нескольких солнечных батарей и имеет расположенную ближе всего к фронтальной стороне верхнюю солнечную батарею и расположенную ближе всего к тыльной стороне нижнюю солнечную батарею, каждая солнечная батарея включает в себя np-переход, между соседними солнечными батареями размещены туннельные диоды, количество слоев полупроводника у структуры защитного диода меньше, чем количество слоев полупроводника у многопереходной солнечной батареи, последовательность слоев полупроводника у структуры защитного диода идентична последовательности слоев полупроводника многопереходной солнечной батареи, причем в структуре защитного диода выполнен по меньшей мере один верхний защитный диод и один расположенный ближе всего к тыльной стороне нижний защитный диод, а между соседними защитными диодами размещен туннельный диод, количество np-переходов в структуре защитного диода по меньшей мере на один меньше, чем количество np-переходов многопереходной солнечной батареи, на передней стороне многопереходной солнечной батареи и структуры защитного диода выполнена структура соединительного контакта, содержащая один или несколько слоев металла, а под структурой соединительного контакта выполнен состоящий из нескольких слоев полупроводника электропроводящий контактный слой, и эти несколько слоев полупроводника включают в себя туннельный диод.

Оптопара с шаровой лампой // 2618964

Заявленное изобретение относится к технике преобразования световой энергии в электрическую и предназначено для преобразования световой энергии в электрическую. Заявленная оптопара содержит излучатель, фотоприемный элемент, закрепленные на корпусе, причем в качестве излучателя света использована шаровая лампа, в качестве фотоприемного элемента использована батарея солнечных элементов, корпус выполнен в виде трубы из диэлектрического материала, на внешней боковой поверхности которого имеются распределители потенциала.

Многопереходный солнечный элемент // 2642524

Многопереходной солнечный элемент включает первый субэлемент, состоящий из соединения из InGaAs, причем первый субэлемент имеет первую постоянную решетки, и второй субэлемент со второй постоянной решетки, причем первая постоянная решетки по меньшей мере на 0,008 больше, чем вторая постоянная решетки, и, кроме того, предусмотрен метаморфный буфер, который выполнен между первым субэлементом и вторым субэлементом. Буфер содержит последовательность по меньшей мере из трех слоев, постоянная решетки у этой последовательности увеличивается по направлению к первому субэлементу. Постоянные решетки слоев буфера больше, чем вторая постоянная решетки, один слой буфера имеет третью постоянную решетки, которая больше, чем первая постоянная решетки. Между метаморфным буфером и первым субэлементом выполнено N компенсирующих слоев для компенсации остаточного напряжения метаморфного буфера. Постоянные решетки соответствующих компенсирующих слоев меньше, чем первая постоянная решетки на величину ΔАN>0,0008, и компенсирующие слои имеют содержание индия более 1%, а толщины количества N компенсирующих слоев выбраны из определенного соотношения. Изобретение обеспечивает возможность повышения коэффициента полезного действия многопереходного солнечного элемента. 16 з.п. ф-лы, 6 ил.

Способ изготовления фотопреобразователя // 2644992

Изобретение относится к технологии изготовления фотопреобразователя с повышенным коэффициентом полезного действия (КПД). Предложен способ изготовления фотопреобразователя путем формирования в pin-структуре i-слоя на основе арсенида индия InGaAs между слоями GaAs и AlGaAs на подложках GaAs, при давлении 4⋅10-7-10-8 Па, температуре 600-800°С и скорости роста 2 Å/с. Изобретение обеспечивает повышение КПД преобразования, обеспечение технологичности, улучшение параметров, повышение качества и увеличение процента выхода годных. 1 табл.

Способ формирования сверхлегированного серой микроструктурированного кристаллического слоя на поверхности кремния // 2646644

Настоящее изобретение относится к способу формирования сильнолегированного серой микроструктурированного кристаллического слоя на поверхности кремния, который может быть использован в солнечной энергетике, оптоэлектронике, приборах ночного и тепловидения. Способ заключается в размещении поверхности кремния под химически активной жидкой средой серосодержащего соединения и облучении поверхности кремния импульсами сфокусированного лазерного излучения наносекундной длительности инфракрасного диапазона, при этом задают плотность энергии лазерного излучения достаточной для проникновения этим излучением через жидкую среду к поверхности кремния с разложением молекул серосодержащего соединения до выделения атомов серы и для нагрева поверхности кремния до температуры, при которой происходит диффузия в нее атомов серы вместе с ее абляционным микроструктурированием и отжигом. Технический результат изобретения состоит в многократном расширении области и величины высокой поглощательной способности (в том числе высокого коэффициента поглощения) поверхностного слоя кремния в процессе сверхлегирования атомами серы под действием лазерного облучения с сохранением его кристаллического характера. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ изготовления диодов средневолнового ик диапазона спектра // 2647979

Изобретение относится к оптоэлектронной технике. Способ изготовления диодов средневолнового ИК диапазона спектра включает выращивание на подложке из арсенида индия твердого раствора InAs1-x-ySbxPy и разделенные р-n-переходом слои p- и n-типа проводимости, нанесение на поверхность гетероструктуры фоточувствительного материала, экспонирование через маску с системой темных и светлых полей, проявление, удаление по крайней мере части фоточувствительного материала, подложки и эпитаксиальной структуры при формировании мез(ы), подготовку поверхности для формирования омических контактов, напыление на поверхность слоев и/или подложки металлических композиций заданной геометрии, при этом согласно изобретению способ включает финальную стадию процесса удаления подложки или ее части при химическом травлении в водном растворе соляной кислоты. Изобретение обеспечивает увеличение эффективности работы диода средневолнового ИК диапазона спектра за счет улучшения условий для вывода/ввода излучения из полупроводникового кристалла. 9 ил., 4 пр.

Конструкция тонкопленочного солнечного модуля и способ ее изготовления // 2648341

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.