Полупроводниковый фотоэлектрическийгенератор

 

288l6l

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 22Л т/.1968 (№ 1234029/26-25) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет—

Опубликовано 03.XII.1970. Бюллетень № 36

Дата опубликования описания 9.111.1971

Кл. 21@, 11/02

Комитет оо делам изобретений и открытий ори Совете Министров

СССР

МПК Н 011

УДК 621.383А (088.8) Авторы изобретения А. П. Ландсман, А. К. Зайцева, В. В. Заддэ и Д. С. Стребков

Заявитель

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ

ГЕНЕРАТОР

Настоящее изобретение относится к устройствам для преобразования энергии излучения в электрическую.

Известен полупроводниковый фотоэлектрический генератор, представляющий собой блок скоммутированных микрофотопреобразователей с р-п-переходами, размещенным и параллельно падающему излучению. Максимум спектральной чувствительности генератора лежит в инфракрасной области спектра.

Недостатками известного генератора являются низкий к, п. д. преобразования световой энергии в электрическую — около 2% и низкая спектральная чувствительность — около

130 ика/лтвт при длине волны 7,05 лткл для кремния.

Описываемый фотоэлектрический генератор отличается тем, что микрофотопреобразователи имеют и-р-и или р-п-р-структуру. Такое их исполнение увеличивает собирание носителей из базовой области и позволяет более чем в два раза уветичить чувствительность генератора в инфракрасной области спектра.

Коммутация эмиттерных и коллекторных областей выполнена по торцам блока микрофотопреобразователей на его тыльной поверхности с предварительной изоляцией эмиттерных и коллекторных областей от контакта.

На чертеже представлен полупроводниковый фотоэлектрический генератор.

Для увеличения рабочей площади и к. п, д. генератора коммутация эмиттерных и коллекторных областей 1 выполнена по торцам блока с помощью металлических контактов, а контакт 8 к базовой области 4 выполнен с тыльной стороны блока и является общим для всех микрофотопреобразователей.

В зависимости от назначения коммутация эмиттерных и коллекторных областей может быть общей или раздельной. Раздельная коммутация с изоляцией областей друг от друга позволяет использовать генератор в качестве фототранзистора не только для регистрации инфракрасного излучения. но и для усиления зарегистрированного сигнала, что значитечьно повышает его чувствительность.

При соединении эмиттерных и коллекторных областей между собой все п-р-и илп р-ир-структуры могут оыть использованы в фотодиодном или вентпльном режиме.

Для изоляции эмиттерных и коллекторных областей от контакта к базовой области часть материала эмиттера и коллектора всех микрофотопреобразователей, прилегающая к тыльной поверхности генератора, вытравлена и заполнена изолирующим веществом. Контакт к базовой области является в то же время отражающей поверхностью для инфракрасного излучения, Это уменьшает нагрев генератора прн работе и увеличивает его эффективность

288161

Предмет изобретения

Составитель А. Кот

Редактор Б, Б. Федотов Текрсд А. А, Камышникова Корректор H. Л. Бронская

Заказ !6/47 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по дела<и изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, )K-35, Разинская паб., д. 4/5

Тип, Харьк. филь пред. «Патепт» благодаря увеличению числа генерированных носителей при двухкратном прохождении излучения через генератор. Обработка рабочей поверхности с целью изменения скорости поверхностной рекомбинации позволяет регулнровать ширину максимума спектральной чувствительности генератора в интер вале от 0,1 до 0,2 лтклг.

Для изготовления генератора указаннои конструкции диски с и-р-п или р-и-р-переходами собирают в столбики, разрезают их перпендикулярно плоскости дисков, полученные пластины полируют, с одной их стороны вытравливают часть эмиттерных и коллекторных областей. Заполнив вытравленные области изолирующим веществом, наносят сплошной металлический контакт K базовой области всех микрофотопреобразователей. Изготовление генератора заканчивается обработкой рабочей поверхности для получения нужной скорости поверхностной рекомбинации, нанесением просветляющего покрытия и сборкой.

Предлагаемый фотоэлектрический генератор при раооте в вентильном режиме имеет чувствительность в области 1,05 лкл более

250 ика/лтвт с шириной спектрального интервала 0,1 — 0,2 лислт для кремния, Исполнение генератора в виде и-р-и или р-п-р-структурьг в .сочетании с коммутацией структур в виде монокристаллического блока микрофотопреобразователей позволяет использовать его в виде высокочувствительного микроминиатюрного детектора инфракрасного

5 излучения.

1. Полупроводниковый фотоэлектрический !

О генератор, представляющий собой блок скоммутированных микрофотопреобразователей с р-п-переходами, размещенными параллельно падающему излучению, отличающийся тем, что, с целью получения детектора излучения, !

5 чувствительного к инфракрасной области спектра в районе 1,05 мкл с шириной максимума 0,1 — 0,2 яки для кремния, микрофотопреобразователи имеют и-р-и или р-п-р-структуру.

20 2. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что коммутация эмиттерных и коллекторных областей вьгполнена по торцам блока м икрофотопреобразователей.

3. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что коммутация базовых областей осущест влена на тыльной поверхности блока микрофотопреобразователей с предварительной изоляцией эмиттерных и коллекторных областей от контакта.

Полупроводниковый фотоэлектрическийгенератор Полупроводниковый фотоэлектрическийгенератор 

 

Похожие патенты:

Способ изготовления солнечного элемента содержит этапы формирования pn-перехода в полупроводниковой подложке, формирования пассивирующего слоя на светопринимающей поверхности и/или не принимающей свет поверхности полупроводниковой подложки и формирования электродов отбора мощности на светопринимающей поверхности и не принимающей свет поверхности. В качестве пассивирующего слоя формируют пленку оксида алюминия, имеющую толщину до 40 нм, при этом электрод формируют обжигом проводящей пасты при 500-900°C в течение от 1 секунды до 30 минут с образованием спеченного продукта, который проникает через пассивирующий слой, устанавливая электрический контакт между электродом и подложкой. В результате формирования пленки оксида алюминия с заданной толщиной на поверхности подложки можно добиться превосходных характеристик пассивации и превосходного электрического контакта между кремнием и электродом лишь путем обжига проводящей пасты, что является обычной технологией. Кроме того, этап отжига, который был необходим для достижения эффектов пассивации пленки оксида алюминия в прошлом, может быть устранен, резко снижая расходы. 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к полупроводниковым приборам, чувствительным к свету. Гетероструктура содержит подложку, выполненную из AlN, на которой размещено три сопряженных друг с другом выполненных из In1-xGaxN двухслойных компонентов с p-n-переходами между слоями. Двухслойные компоненты сопряжены между собой туннельными переходами. Ширина запрещенной зоны компонентов возрастает в направлении к поверхности, предназначенной для облучения солнечной энергией. Между подложкой и смежным с подложкой двухслойным компонентом предусмотрены релаксационные слои, выполненные из твердых растворов металлов третьей группы. Релаксационные слои позволяют уменьшить рассогласование кристаллической решетки подложки и двухслойных компонентов. Ширина запрещенной зоны двухслойных компонентов удовлетворяет соотношению: Eg1:Eg2:Eg3=1:2,23:3,08, где 0,65≤Eg1≤0,85. Благодаря такому соотношению параметров двухслойных компонентов солнечная энергия поглощается во всем диапазоне спектра солнечного излучения, что позволяет повысить эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

Способ формирования туннельного перехода (112) в структуре (100) солнечных элементов, предусматривающий попеременное осаждение вещества Группы III и вещества Группы V на структуре (100) солнечных элементов и управление отношением при осаждении указанного вещества Группы III и указанного вещества Группы V. Также предложено фотоэлектрическое устройство, включающее подложку (102); первый солнечный элемент (108), расположенный над подложкой (102); контакт (116), расположенный над первым солнечным элементом (108); туннельный переход (112), образованный между первым солнечным элементом (108) и контактом (116), и в котором туннельный переход (112) изготовлен методом эпитаксии со стимулированной миграцией (МЕЕ); буферный слой (106), расположенный между указанной подложкой (102) и указанным первым солнечным элементом (108); и слой (104) зарождения, расположенный между указанным буферным слоем (106) и указанной подложкой (102). Изобретение обеспечивает улучшение качества материала туннельного перехода, что обеспечивает высокую кристаллическую чистоту солнечных элементов над туннельным переходом, которая в свою очередь обеспечивает повышение эффективности преобразования солнечного излучения. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к устройству каскадной солнечной батареи. Каскадная солнечная батарея выполнена с первой полупроводниковой солнечной батареей, причем в первой полупроводниковой солнечной батарее имеется р-n переход из первого материала с первой константой решетки, и со второй полупроводниковой солнечной батареей, причем во второй полупроводниковой солнечной батарее имеется р-n переход из второго материала со второй константой решетки, и причем первая константа решетки меньше, чем вторая константа решетки, и у каскадной солнечной батареи имеется метаморфный буфер, причем метаморфный буфер включает в себя последовательность из первого, нижнего слоя AlInGaAs или AlInGaP, и второго, среднего слоя AlInGaAs или AlInGaP, и третьего, верхнего слоя AlInGaAs или AlInGaP, и метаморфный буфер сформирован между первой полупроводниковой солнечной батареей и второй полупроводниковой солнечной батареей, и константа решетки метаморфного буфера изменяется по толщине (по координате толщины) метаморфного буфера, и причем между по меньшей мере двумя слоями метаморфного буфера константа решетки и содержание индия увеличивается, а содержание алюминия уменьшается. Снижение остаточного напряжения в солнечной батарее, а также повышение коэффициента ее полезного действия является техническим результатом изобретения. 14 з.п. ф-лы, 7 ил.

Штабелевидная интегрированная многопереходная солнечная батарея с первым элементом батареи, причем первый элемент батареи включает в себя слой из соединения InGaP с первой константой решетки и первой энергией запрещенной зоны, а толщина слоя превышает 100 нм, и слой выполнен как часть эмиттера, и/или как часть базы, и/или как часть расположенной между эмиттером и базой области объемного заряда, и вторым элементом батареи, причем второй элемент батареи включает в себя слой из соединения InmРn со второй константой решетки и второй энергией запрещенной зоны, а толщина слоя превышает 100 нм, и слой выполнен как часть эмиттера, и/или как часть базы, и/или как часть расположенной между эмиттером и базой области объемного заряда, и третьим элементом батареи, причем третий элемент батареи включает в себя слой из соединения InxGa1-xAs1-yPy с третьей константой решетки и третьей энергией запрещенной зоны, а толщина слоя превышает 100 нм, и слой выполнен как часть эмиттера, и/или как часть базы, и/или как часть расположенной между эмиттером и базой области объемного заряда, и четвертым элементом батареи, причем четвертый элемент батареи включает в себя слой из соединения InGaAs с четвертой константой решетки и четвертой энергией запрещенной зоны, а толщина слоя превышает 100 нм, и слой выполнен как часть эмиттера, и/или как часть базы, и/или как часть расположенной между эмиттером и базой области объемного заряда, причем для значений энергии запрещенной зоны справедливо соотношение Eg1>Eg2>Eg3>Eg4, и между двумя элементами батареи сформирована область сращения плат. Изобретение обеспечивает возможность повышения эффективности преобразования солнечного света. 16 з.п. ф-лы, 6 ил.

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. 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

Согласно изобретению предложен способ изготовления солнечных батарей, содержащий этапы формирования пленки SiNx поверх второй главной поверхности полупроводниковой подложки n-типа; формирования диффузионного слоя p-типа поверх первой главной поверхности полупроводниковой подложки n-типа после стадии формирования пленки SiNx; и формирования поверх диффузионного слоя p-типа пассивирующей пленки, состоящей из пленки SiO2 или пленки оксида алюминия. Предложен второй вариант способа, в котором осуществляют формирование диффузионного слоя n-типа поверх второй главной поверхности полупроводниковой подложки p-типа; формирование пленки SiNx поверх диффузионного слоя n-типа; формирование текстуры только на первой главной поверхности полупроводниковой подложки p-типа после этапа формирования пленки SiNx и формирование поверх первой главной поверхности полупроводниковой подложки p-типа пассивирующей пленки, состоящей из пленки SiO2 или пленки оксида алюминия, после этапа формирования текстуры. Также предложены солнечные батареи, изготовленные описанными выше способами. Заявленные изобретения обеспечивают возможность повышения эффективности фотоэлектрического преобразования. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 табл., 7 ил.

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. Третий солнечный субэлемент, состоящий из InGaAs, расположенный поверх второго солнечного субэлемента и имеющий третью запрещенную зону, более узкую, чем вторая запрещенная зона, и третий ток короткого замыкания, по существу согласованный со вторым током короткого замыкания; и четвертый солнечный субэлемент, состоящий из InGaAs, расположенный поверх третьего солнечного субэлемента и имеющий четвертую запрещенную зону, более узкую, чем третья запрещенная зона, и четвертый ток короткого замыкания, по существу согласованный с третьим током короткого замыкания. Однако в конце срока службы токи короткого замыкания становятся по существу согласованными, что обеспечивает повышенную эффективность AM0 преобразования. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

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.
Наверх