Фотопреобразователь с увеличенной фотоактивной площадью


H01L31/022425 - 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 2710390:

Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "Роскосмос" (RU)

Изобретение относится к области полупроводниковых приборов. Фотопреобразователь с увеличенной фотоактивной площадью включает полупроводниковую пластину, на лицевой стороне которой имеются полосковые контакты гребенчатой формы, контактные площадки, а на тыльной стороне – сплошной контакт. Фотопреобразователь с увеличенной фотоактивной площадью выполнен в виде равностороннего многоугольника с четным количеством сторон. При этом отношение скосов, которые соединяют между собой смежные стороны многоугольника и расположены под углом 45° к каждой смежной соединяемой стороне, составляет 1:8.5-1:9.5. По периметру фотопреобразователя расположена контактная шина, к которой примыкают полосы контактной гребенки, соединяя между собой противолежащие стороны контактной шины в одном направлении. Отношение ширины контактной шины к ширине полосы контактной гребенки составляет 1:20-1:30, а соотношение расстояний между полосками контактной гребенки к их ширине составляет 1:65-1:75. Изобретение обеспечивает возможность соединения в различном положении друг относительно друга в цепь каждого фотопреобразователя со снижением количества операций изготовления фотопреобразователя с увеличенной фотоактивной площадью. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области полупроводниковых приборов и может быть использовано при производстве фотопреобразователей с увеличенной фотоактивной площадью.

Известен фотопреобразователь, включающий полупроводниковую пластину, на лицевой стороне которой имеется полосковые контакты гребенчатой формы, контактные площадки, а на тыльной стороне сплошной контакт (см. напр. «Обзор современных фотоэлектрических преобразователей космического назначения на основе соединений AIIIBV», Слыщенко Е.В., Наумова А.А., Лебедев А.А. и др., Сибирский журнал науки и технологий. 2018. Т. 19, №2. С. 308-324).

Недостатком известного фотопреобразователя является его строгое ориентирование в одном положении на плоскости в солнечной батарее за счет его выполнения в виде многоугольника с разной длиной сторон, что исключает возможность соединения в различном положении друг относительно друга в цепь каждого фотопреобразователя с увеличенной фотоактивной площадью, увеличивая количество сборочных процессов, усложняя при этом процесс изготовления солнечной батареи.

В основе изобретения поставлена задача усовершенствования конструкции фотопреобразователя с увеличенной фотоактивной площадью для создания фотопреобразователя с увеличенной фотоактивной площадью с возможностью соединения в различном положении друг относительно друга в цепь каждого фотопреобразователя со снижением количества операций изготовления фотопреобразователя с увеличенной фотоактивной площадью.

Поставленная задача решается тем, что в фотопреобразователе с увеличенной фотоактивной площадью, включающем полупроводниковую пластину, на лицевой стороне которой имеются полосковые контакты гребенчатой формы, контактные площадки, а на тыльной стороне сплошной контакт, фотопреобразователь с увеличенной фотоактивной площадью выполнен в виде равностороннего многоугольника с четным количеством сторон, при этом отношение скосов, которые соединяют между собой смежные стороны равной длины и расположены под углом 45° к последним, к длине стороны составляет 1:8.5-1:9.5, причем по периметру фотопреобразователя расположена контактная шина, к которой примыкают полосы контактной гребенки, соединяя между собой противолежащие стороны контактной шины в одном направлении, а отношение ширины контактной шины к ширине полосы контактной гребенки составляет 1:20-1:30, при этом соотношение расстояний между полосками контактной гребенки к их ширине составляет 1:65-1:75.

Поскольку фотопреобразователь с увеличенной фотоактивной площадью выполнен в виде равностороннего многоугольника с четным количеством сторон, при этом отношение скосов, которые соединяют между собой смежные стороны равной длины и расположены под углом 45° к последним к длине стороны составляет 1:8.5-1:9.5, причем по периметру фотопреобразователя с увеличенной фотоактивной площадью расположена контактная шина, к которой примыкают полосы контактной гребенки, соединяя между собой противолежащие стороны контактной шины в одном направлении, а отношение ширины контактной шины к ширине полосы контактной гребенки составляет 1:20-1:30, при этом соотношение расстояний между полосками контактной гребенки к их ширине составляет 1:65-1:75, и могут быть выполнены контактные площадки более чем на одной стороне многоугольника, обеспечивается возможность соединения в различном положении друг относительно друга в цепь каждого фотопреобразователя с увеличенной фотоактивной площадью.

На графическом материале показан общий вид сверху фотопреобразователя с увеличенной фотоактивной площадью.

Фотопреобразователь с увеличенной фотоактивной площадью включает многоугольник 1 со скосами 2, контактную шину 3, контактные гребенки 4 и контактные площадки 5.

Фотопреобразователь с увеличенной фотоактивной площадью изготавливается следующим образом:

Проводится подготовка эпитаксиальных пластин к процессам фотолитографии в виде защиты лицевой поверхности и стравливания паразитного p-n-перехода на тыльной стороне эпитаксиальной пластины. Следующим этапом является нанесение фоторезиста на лицевую сторону, проводится термообработка, засветка фоторезиста через фотошаблон, который выполняется со следующими отношениями ширины полосы контактной гребенки 1:20-1:30 и соотношениями расстояний между полосками контактной гребенки к их ширине 1:65-1:75. Затем проводят процесс проявления фоторезиста.

Выполняется напыление металлических покрытий на лицевую сторону и удаление фоторезиста. Далее проводится нанесение металлических покрытий на тыльную сторону пластины.

Осуществляется резка в размер в виде равностороннего многоугольника 1 с четным количеством сторон, при этом отношение скосов 2, которые соединяют между собой смежные стороны равной длины и расположены под углом 45° к последним, к длине стороны составляет 1:8.5-1:9.5 и напыление антиотражающего покрытия на лицевую поверхность фотопреобразователя с улучшенными габаритными параметрами.

Изготовление фотопреобразователя с увеличенной фотоактивной площадью в виде равностороннего многоугольника 1 заставило выполнить скосы 2, сторон многоугольника 1, ширину контактной шины 3, ширину полосы контактной гребенки 4, расстояния между ними в указанных соотношениях для обеспечения сохранения необходимых технических характеристик фотопреобразователя.

Выполнение фотопреобразователя с увеличенной фотоактивной площадью с контактными площадками 5, расположенными более чем на одной стороне многоугольника 1 обеспечивает дополнительную возможность изменения положения каждого фотопреобразователя друг относительно друга.

Контактные площадки 5 с двух сторон позволяют соединять каждый фотопреобразователь с увеличенной фотоактивной площадью в различном положении друг относительно друга в цепь.

Предложенная конфигурация многоугольника 1 с указанными отношением скосов 2, которые соединяют между собой смежные стороны длины и расположены под углом 45° к последним, к длине стороны многоугольника 1 1:8.5-1:9.5, отношения ширины контактной шины 3, к которой примыкают полосы контактной гребенки 4, соединяя между собой противолежащие стороны контактной шины 3 в одном направлении, к ширине полосы контактной гребенки 4 1:20-1:30 и соотношения расстояний между полосками контактной гребенки 4 к их ширине 1:65-1:75 позволяет не ухудшить электрические характеристики фотопреобразователя в целом.

Фотопреобразователь с увеличенной фотоактивной площадью может быть выполнен, например, с габаритными параметрами: ширина контактной шины 3 составляет 450 мкм, ширина полоски контактной гребенки 4 20 мкм, расстояние между ними 750 мкм.

Подобное выполнение фотопреобразователя с увеличенной фотоактивной площадью, кроме возможности соединения в различном положении друг относительно друга в цепь каждого фотопреобразователя, также обеспечивает и увеличение фотоактивной площади, по сравнению с известными.

Кроме этого подобная конструкция, кроме снижения количества операций изготовления фотопреобразователя с увеличенной фотоактивной площадью и операций сборки солнечной батареи, а следовательно, трудоемкости обеспечивает уменьшение массы солнечной батареи и ее себестоимости, поскольку предложенная конструкция позволяет уменьшить количество фотопреобразователей за счет увеличения фотоактивной площади.

1. Фотопреобразователь с увеличенной фотоактивной площадью, включающий полупроводниковую пластину, на лицевой стороне которой имеется полосковый контакт гребенчатой формы, контактные площадки, а на тыльной стороне - сплошной контакт, отличающийся тем, что фотопреобразователь выполнен в виде равностороннего многоугольника с четным количеством сторон, смежные стороны которого соединены между собой скосами равной длины, при этом отношение скосов, расположенных под углом 45° к длине стороны, составляет 1:8.5-1:9.5, причем по периметру фотопреобразователя расположена контактная шина, к которой примыкают полосы контактной гребенки, соединяя между собой противолежащие стороны контактной шины в одном направлении, а отношение ширины контактной шины к ширине полосы контактной гребенки составляет 1:20-1:30, при этом соотношение расстояний между полосками контактной гребенки к их ширине составляет 1:65-1:75.

2. Фотопреобразователь с увеличенной фотоактивной площадью по п. 1, отличающийся тем, что контактные площадки выполнены более чем на одной стороне.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к солнечной энергетике, в частности, к технологии изготовления фотопреобразователей на трехкаскадных эпитаксиальных структурах GaInP/Ga(In)As/Ge. Способ изготовления фотопреобразователей на утоняемой германиевой подложке, включает создание на германиевой подложке с выращенными эпитаксиальными слоями трехкаскадной структуры фоторезистивной маски с окнами под лицевые контакты фотопреобразователя и диода, вытравливание диодной площадки, напыление слоев лицевой металлизации, удаление фоторезиста, создание фоторезистивной маски с окнами под меза-изоляцию фотопреобразователя и диода, вытравливание мезы, нанесение защитного покрытия, стравливание подложки, удаление защитного покрытия, напыление слоев тыльной металлизации, отжиг контактов, вскрытие оптического окна травлением, нанесение просветляющего покрытия, разделение пластины, выпрямление фотопреобразователя со встроенным диодом путем охлаждения в азоте, при этом после вытравливания мезы формируют углубление в меза-канавке дисковым резом, наносят защитное покрытие формированием последовательно слоев позитивного, негативного фоторезистов методом центрифугирования и слоя быстросохнущей эмали методом распыления, наклеивают пластину защитным покрытием на выступы диска-носителя, стравливают подложку химико-динамическим травлением в водном растворе плавиковой кислоты и перекиси водорода до углубления в меза-канавке с одновременным разделением пластины на чипы, после напыления тыльной металлизации удаляют защитное покрытие с одновременным откреплением чипов от диска-носителя, а выпрямляют чипы после отжига контактов и напыления просветляющего покрытия.

Изобретение относится к электронным компонентам микросхем. Биполярный полупроводниковый транзистор с тиристорным эффектом согласно изобретению выполнен в виде полупроводниковой n-p-n-структуры, при этом электрод базы вместо обычного металлического электрода выполнен из фоточувствительного материала, в качестве которого использован металл с малым уровнем работы выхода электронов, переход база-эмиттер является светоизлучающим, а переход база-коллектор является фоточувствительным.

Изобретение относится к солнечным элементам (СЭ) с HIT структурой на основе кристаллического кремния. Фотопреобразователь с HIT структурой на основе кристаллического кремния с α-Si - c-Si гетеропереходами с тонким внутренним i-слоем из α-Si содержит эмиттер - α-Si (р+), базу - c-Si (n), дифракционную решетку, тыльный потенциальный барьер - α-Si (n+) и токосъемные контакты.

Изобретение относится к технологии создания гибких тонкопленочных солнечных батарей и может найти применение при создании солнечных батарей с гетеропереходом CdTe/CdS.

Изобретение относится к области солнечной фотоэнергетики, в частности к устройствам для прямого преобразования солнечной энергии. Предложен металлооксидный солнечный элемент на основе наноструктурированных слоев металлооксида, сенсибилизированного поглощающей свет субстанцией, включающий проводящий слой из оксида олова, допированного фтором или индием, и противоэлектрод, при этом в качестве поглощающей свет субстанции он содержит органический краситель или квантовые точки, а противоэлектрод выполнен в виде пленки из композитного материала на основе графена и наночастиц редкоземельного элемента, нанесенной на проводящее покрытие из оксида олова, допированного фтором или индием.

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления преобразователя солнечной энергии. Способ изготовления полупроводникового прибора со структурой с р, i, n слоями, включающий процессы легирования, при этом формирование i-слоя в p-i-n структуре осуществляют в три этапа: первый этап - осаждением пленок Si:H со скоростью 0,3 нм/с, при ВЧ мощности 8 Вт, со скоростью потока SiH4 20 см3/с и давлении 27 Па; второй этап - осаждением пленок Si:H со скоростью 0,6 нм/с, при ВЧ мощности 15 Вт, со скоростью потока SiH4 50 см3/с и давлении 45 Па, третий этап - осаждением пленок Si:H со скоростью 1,0 нм/с, при ВЧ мощности 28 Вт, со скоростью потока SiH4 80 см3/с и давлении 65 Па, с последующим легированием i-слоя бором до 0,05×10-4% при соотношении (B2H6/SiH4) 10-4% в газовой смеси.

Устройство солнечных элементов с батареей тонкопленочных солнечных элементов на подложке (5) выполнено так, что каждый солнечный элемент сформирован слоями, представляющими собой нижний электрод (6), фотоактивный слой (7), верхний электрод (8) и изолирующий слой (9).

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способам изготовления гибких фотоэлектрических модулей для преобразования энергии солнечного излучения в электричество, которые могут быть использованы для электропитания потребителей и заряда аккумуляторов на борту электрических и гибридных транспортных средств морского и воздушного применения.

Изобретение относится к области приема оптического излучения и касается импульсного фотоприемного устройства. Устройство включает в себя фоточувствительный элемент, схему обработки сигнала и оптический затвор, установленный перед фоточувствительным элементом.

Изобретение относится к области приема оптического излучения и касается приемника лазерных импульсов. Приемник включает в себя фоточувствительный элемент, схему обработки сигнала и оптический затвор, установленный перед фоточувствительным элементом.

Изобретение относится к области оптико-электронного приборостроения и касается детектора лазерного излучения в ИК-диапазоне. Детектор содержит размещенный в корпусе и закреплённый в кристаллодержателе приемный элемент на основе полупроводникового монокристалла р-типа, электрически соединённые омические контакты, расположенные на противоположных концах приемного элемента, высокочастотный разъём, электрически соединенный с регистрирующим прибором, и переключатель изменения рабочей длины приемного элемента, электрически соединенный с высокочастотным разъёмом.

Изобретение относится к области солнечной фотоэнергетики, в частности к устройствам для прямого преобразования солнечной энергии. Предложен металлооксидный солнечный элемент на основе наноструктурированных слоев металлооксида, сенсибилизированного поглощающей свет субстанцией, включающий проводящий слой из оксида олова, допированного фтором или индием, и противоэлектрод, при этом в качестве поглощающей свет субстанции он содержит органический краситель или квантовые точки, а противоэлектрод выполнен в виде пленки из композитного материала на основе графена и наночастиц редкоземельного элемента, нанесенной на проводящее покрытие из оксида олова, допированного фтором или индием.

Изобретение относится к области солнечной фотоэнергетики, в частности к устройствам для прямого преобразования солнечной энергии. Предложен металлооксидный солнечный элемент на основе наноструктурированных слоев металлооксида, сенсибилизированного поглощающей свет субстанцией, включающий проводящий слой из оксида олова, допированного фтором или индием, и противоэлектрод, при этом в качестве поглощающей свет субстанции он содержит органический краситель или квантовые точки, а противоэлектрод выполнен в виде пленки из композитного материала на основе графена и наночастиц редкоземельного элемента, нанесенной на проводящее покрытие из оксида олова, допированного фтором или индием.

Устройство солнечных элементов с батареей тонкопленочных солнечных элементов на подложке (5) выполнено так, что каждый солнечный элемент сформирован слоями, представляющими собой нижний электрод (6), фотоактивный слой (7), верхний электрод (8) и изолирующий слой (9).

Изобретение относится к толстопленочной микроэлектронике. Алюминиевая паста для изготовления тыльного контакта кремниевых солнечных элементов c тыльной диэлектрической пассивацией включает порошок алюминия, органическое связующее, порошок стекла, причем паста дополнительно содержит одно или смесь металлоорганических соединений щелочноземельных металлов, при следующем соотношении компонентов, масс.

Изобретение относится к толстопленочной микроэлектронике. Алюминиевая паста для изготовления тыльного контакта кремниевых солнечных элементов c тыльной диэлектрической пассивацией включает порошок алюминия, органическое связующее, порошок стекла, причем паста дополнительно содержит одно или смесь металлоорганических соединений щелочноземельных металлов, при следующем соотношении компонентов, масс.

Использование: для коммутации ячеек фотоэлектрических преобразователей. Сущность изобретения заключается в том, что электрод для контактирования фотоэлектрических преобразователей содержит металлическую сетку, выполненную из проволоки, покрытую припоем, сверху и снизу которой нанесен клеевой слой для соединения с ячейками ФЭП при монолитном изготовлении фотоэлектрических преобразователей, причем клеевой слой нанесен на одном краю металлической сетки и в середине с противоположной стороны в местах перекрытия ячеек ФЭПД.

Изобретение относится к области солнечной энергетики, в частности к конструкциям и материалам фотоэлектрического преобразователя на основе кристаллического кремния.

Настоящее изобретение относится к способу изготовления солнечного элемента, имеющего долговременную надежность и высокую эффективность, причем упомянутый способ включает в себя: этап нанесения пастообразного электродного вещества на просветляющую пленку, сформированную на стороне светопринимающей поверхности полупроводниковой подложки, имеющей по меньшей мере pn-переход, причем упомянутое электродное вещество содержит проводящий материал; и этап обжига электрода, включающий в себя локальную термообработку для подачи тепла так, что обжигают по меньшей мере часть проводящего материала посредством облучения лазерным лучом только участка с нанесенным электродным веществом, и термообработку всего объекта для нагревания полупроводниковой подложки целиком до температуры ниже 800°C.

Фотогальванический элемент содержит кристаллическую полупроводниковую подложку (1), содержащую переднюю сторону (1а) и заднюю сторону (1b); передний пассивирующий слой (3), нанесенный на переднюю сторону (1а) подложки (1); задний пассивирующий слой (2), нанесенный на заднюю сторону (1b) подложки (1); первую металлизированную зону, выполненную на заднем пассивирующем слое (2) и предназначенную для сбора электронов; вторую металлизированную зону, предназначенную для сбора дырок и содержащую: поверхностную часть, расположенную на заднем пассивирующем слое (2); и внутреннюю часть, проходящую через задний пассивирующий слой (2) и образующую в подложке (1) область, в которой концентрация акцепторов электронов выше, чем в остальной части подложки (1), при этом кристаллическая полупроводниковая подложка (1) является подложкой из n-легированного или р-легированного кристаллического кремния, передний пассивирующий слой (3) содержит: слой (6) беспримесного гидрированного аморфного кремния, входящий в контакт с подложкой (1); и расположенный на нем слой (7) легированного гидрированного аморфного кремния, характеризующийся легированием р-типа, если подложка (1) является подложкой с проводимостью р-типа, или легированием n-типа, если подложка (1) является подложкой с проводимостью n-типа; и/или задний пассивирующий слой (2) содержит: слой (4) беспримесного гидрированного аморфного кремния, входящий в контакт с подложкой (1); и расположенный на нем слой (5) легированного гидрированного аморфного кремния, характеризующийся легированием n-типа.

Изобретение относится к области полупроводниковых приборов. Фотопреобразователь с увеличенной фотоактивной площадью включает полупроводниковую пластину, на лицевой стороне которой имеются полосковые контакты гребенчатой формы, контактные площадки, а на тыльной стороне – сплошной контакт. Фотопреобразователь с увеличенной фотоактивной площадью выполнен в виде равностороннего многоугольника с четным количеством сторон. При этом отношение скосов, которые соединяют между собой смежные стороны многоугольника и расположены под углом 45° к каждой смежной соединяемой стороне, составляет 1:8.5-1:9.5. По периметру фотопреобразователя расположена контактная шина, к которой примыкают полосы контактной гребенки, соединяя между собой противолежащие стороны контактной шины в одном направлении. Отношение ширины контактной шины к ширине полосы контактной гребенки составляет 1:20-1:30, а соотношение расстояний между полосками контактной гребенки к их ширине составляет 1:65-1:75. Изобретение обеспечивает возможность соединения в различном положении друг относительно друга в цепь каждого фотопреобразователя со снижением количества операций изготовления фотопреобразователя с увеличенной фотоактивной площадью. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх