Полупроводниковый фотоэлектрический генератор

 

288163

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик л" е

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 08.XI I.1967 (№ 1201432/26-25) Кл. 21g, 11/02 с присоединением заявки №

Приоритет

МПК Н Oll

УДК 621.383.4(088.8) Комитет по делам изобретений и открытий

IlpH Совете Министров

СССР

Опубликовано 03,Х11.1970. Бюллетень ¹ 36

Дата опубликования описания 5.II.1971

Авторы изобретения

Д. С. Стребков и В. С, Косарев

Заявитель

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ФОТОЭЛ ЕКТРИ т1 ЕСКИ и ГЕНЕРАТОР

Настоящее изобретение относится к технике преобразования энергии излучения, в частности солнечной энергии, в электрическую.

Известен фотопреобразователь с р — n-переходами, располо?кенными параллельно падающему излучению. Такой прибор имеет малую рабочую площадь, которая равна произведению длины p — п-перехода на диффузионную длину неосновных носителей тока в р- и п-области. Другим недостатком этой конструкции является сложность коммутации фотопреобразователей для получения фотоэлектрического генератора, большие размеры и малый к. п.д.

Известен также высоковольтный фотоэлектрический преооразователь, состоящий из множества последовательно соединенных сегментных сплавных областей трех типов: области полупроводникового материала, например кремния п-типа, сплавной области, образующей омический контакт к полупроводниковому материалу, например из золота, и сплавной области полупроводникового материала с противоположным типом проводимости, например из кремния р-типа, полученного сплавлением кремния п-типа с алюминием. Все сегментные области располо?кены параллельно падающему излучению.

Недостатком конструкции являются большие размеры всех областей преобразователя.

Так, расстояние между центрами одноименных областей превышает 1 см. На долю контактных областей приходится около 0,4 см, т. е. более 30 о всей площади генератора.

Другим недостатком является сегментная

5 форма сплавленых областей, приводящая к уменьш нию к. п.д. из-за поглощения света на центральной части сегмента и образования тени от сегмента на неосвещенной части преобразователя. Наличие сплавных р — n-nepexo10 дов и скомпенсированной примесной области со сплавным омическим контактом ухудшает характеристики преобразователя из-за неравномерности распределения примесей по фронту сплавления и малого времени жизни неос15 новных носителей в компенсированной области.

Описываемый полупроводниковый фотоэлектрический генератор, состоящий из фотопреобразователей с р — п-переходами, располо?кснными параллельно падающему излучению, отличается от известных тем, что фотопреобразователи выполнены в виде микроминиатюрных параллелепипедов, скоммутированных в твердотельную матрицу. Толщина

25 микрофотопреобразователей соизмерима с диффузионной длиной HcocHQBHblx носителей тока в базовой области. Эти отличия позволяют достичь микроминиатюризации генератора, а также повысить к. п.д. и рабочее на30 пряжение до 50 в/см2 и более.

288163

Предмет изобретения

А-А

/ 2

Составитель А. Б. Кот

Редактор Б. Б, Федотов Техред А. А. Камышникова Корректор О. С. Зайцева

Изд. № 13 Заказ 4036/7 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

На чертеже представлен общий вид генератора.

Ширина Д каждого микрофотопреобразователя соизмерима с диффузионной длиной неосновных носителей тока в базовой области

1 микрофотопреобразователя. Плоский диффузионный р — и-переход 2 расположен на одной из граней каждого микрофотопреобразователя, Контактные области с компенсацией примеси отсутствуют. Контактные слои 4 к диффузионной области 8 и базовой области 1 занимают около 1о/о площади генератора. Наиболее типичные размеры микрофотопреобразователя и матрицы из кремния следующие: ширина диффузионной области 1 — 10 мкл, ширина базовой области 70 — 400 мкм, толщина В матрицы 100 л км — 10 мм, длина L матрицы 200 мкм — 40 мл, ширина контактной области 3 — 10 мкм. Количество микрофотопреобразователей в матрице конструктивно и технологически не ограничено.

Конструкция генератора и материал контактов позволяют изменять количество микрофотопреобразователей в скоммутированном генераторе без ухудшения характеристик микрофотопреобразователей и генератора в целом.

Таким образом, выполнение генератора в виде твердотельной матрицы с микроминиатюрными элементами позволяет размещать на 1 см- рабочей поверхности более 100 р — ипереходов и получать при использовании кремния напряжение более 50 в/сиз.

5 Равенство ширины диффузионной и базовой областей диффузионной длине неосновных носителей тока обеспечивает максимальный к. п. д, каждого микрофотопреобразователя и генератора в целом при микроминиатюрном

10 исполнении и высокой плотности напряжения и тока.

1. Полупроводниковый фотоэлектрический генератор, состоящий из фотопреобразователей с р — n-переходами, расположенными параллельно падающему излучению, отличаю20 щийся тем, что, с целью микроминиатюризации, повышения к. п.д. и рабочего напряжения до 50 в/см- и болсе, фотопреобразователи выполнены в виде микроминиатюрных параллелепипедов и скоммутированы в твердотель25 ную матрицу.

2. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что толщина микрофотопреобразователей соизмерима с диффузионной длиной неосновных носителей тока в базовой области.