Электрохимический полупроводниковый фотоэлемент
Изобретение относится к электротехнике и касается электрохимического полупроводникового фотоэлемента . Цель изобретения - повьшзение коэффициента полезного действия. Фотоэлемент содержит электролит,противозлектрод и фотоэлектрод из поликристаллического слоя соединения , где х 0,4-0,7, нанесенного на электродный слой из низкоомного полупроводникового окисла TiO(. Токи утечки и переходное сопротивление между электродным и псхликристаллическим слоем малы, а халькогенид имеет широкий спектральный диапазон фоточувстБИтелькости. 2 табл. ьо со го ел О5 ел
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
ÄÄSUÄÄ 1292565 А1 (50 4 Н 01 M 6/30
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСЙОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ
; (46) 30.11.88. Бюл. У 44 (21) 3899459/24-07 (22) 22. 05; 85 (71) Институт общей и неорганической химии АН УССР (72) A.В. Городыский, Г.Я. Колбасов, .
И.И.Карпов, А.М.Павелец, Л.Н.Хаиат и Н.И.Тараненко (53) 621. 362: 537. 215 (088:.8) I (56) Патент США У 4.064.326, кл..429/1.11, 1977, А.L.Pahlenbruch J. Cryst. Grovth, 36, У1(1.977), 73-91. (54) ЗЛЕКТРОХИИИЧЕСКИЙ ПОЛУПРОВОДНИ- .
КОВЫЙ ФОТОЗЛЕМЕНТ (57) Изобретение относится к электроt технике и касается электрохимического полупроводникового фотоэлемента. Цель изобретения — повышение коэффициента полеsного действия. Фотоэлемент содержит электролит,протнво электрод и фотоэлектрод из поликристаллического слоя соединения
СЙБе„Те„, где х = 0,4-0,7, нанесен- ного на электродный слой иэ ниэкоомного полупроводникового окисла Т О .
Токи утечки и переходное сопротивление между электродным и поликристаллическим слоем малы, а халькогенид имеет широкий спектральный диапазон фоточувствительности. 2 табл.
И
12925б5
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении преобразователей энергии светового потока в электрическую энергию. 5
Целью изобретения является повышение коэффициента полезного действия.
Сущность изобретения может быть выяснена при рассмотрении факторов„ влияющих на КПД фотопреобразоваиия
fO системы полупроводник-электролит.
Так, для контакта электролит-фоточувст вительный слой характерно возникновеwe у поверхности полупроводника saпорного слоя для основных носителей.
При освещении этого контакта генерированные светом электроны и дырки разделяются электрическим полем у . поверхности полупроводника, при этом дырки достигают межфазную границу и взаимодейст; уют с ионами электролита, возникает фото-ЭДС на границе полупроводник-электролит и во внешней пепи протекает электрический ток. На- 25 личие пор в поликристаллическом, фоточувствительном слое .приводит к проникновению электролита через эти поры к электродному слою и закорачива-... нию фоточувствительного контакта чераз электролит на электродный слой.
В случае, когда электродный слоу фотозлектрода выполнен из полупрбводникового окисла, закорачивания фоточувствйтельного слоя не происходит вследствие большого сопротивления контакта между электродным слоем и проникшим сквозь поры фото- . чувствительного слоя электролитом.
В то же время TiO образует низкоомный омический контакт со слоем
CdSe Te что обесдечивает протекание к х фототоков в этой системе. В табл.1, приведены значения токов утечки и пе." реходного сопротивления между элект-, 5 родным слоем и CdSe„Te, „ (для электродного слоя, выполненного из окис-. лов металлов.и некоторых металлов) .
Из табл.1 следует, что для окисла
TiO. токи утечки и сопрЬтивление 2 переходного слоя наименьшие. КПД ! преобразования .световой энергии, например энергии солнечного излучения, в контакте полупроводник-электролит также зависит от спектральной облас. ти поглощения света полупроводником, поэтому применение узкозонного соединения С1Яе„Те, „(х"0,4"0,7) с широким сп ктрвльным диапазоном
<роточувствительности, существеннс увеличивает КПД фотопреобразования по сравнению с такими полупроводниками, как CdS CdSe.
Таким образом, благодаря исполь308анию фотоэлектрода, состоящего из окисла TiO в качестве электродного. слоя.и соединения Сй5е„Те „, при х0,4-0, 7 в качестве фоточувствительного слоя, достигается высокое значение КПД фотоэлемента.
Примеры осуществления, Электрохимический полупроводниковыи фотоэлемент, состоящий из электролита,противоэлектрода и фотоэлектрода,в котором в качестве электродно.
ro слоя использован Ti0 а в качеств У ве фоточувствительного слоя — поликристаллическое соединение Сс18е.Те
МФ где x=O 4-0,7. В качестве рабочего электролита исйользовался раствор
INNa S + О, 5MS + 2MKOH.Противоэлект род угольный. При измерениях КПД спектр падающего светового потока корректировался к спектру солнечного излучения.
Л р и,м е р 1. Фоточувствительный слой фотоэлектрода состоит из поликристаллического твердого раствора CdSe,Òå Электродный слой) низкоомный Ti0, с удельным сопро« тивлением = О,t Ом см. Характеристики фотоэлемента приведены в табл.2.
Пример 2. Фоточувствительный слой фотоэлектрода состоит из поли-. кристаллического твердого раствора
CdSe Те нанесенного.на ТЫ, . Xapaasв6 ц теристики фотоэлемента. приведены в табл,2, Пример 3. Фоточувствительный слой состоит из соединения СЙ8е Те
Характеристики фотоэлемента приведены в табл.2.
Пример 4, Для сравнения в табл.2 приведены результаты испытаний фотоэлементов, для которых электродный. слой выполнен из SnO In О и смеси ITO (fn O>. SnQ при соотношении 1 2) и металлов а фоточувствительный слой - из Cds, CdSe и CdSe Сравнение результатов испытаний показывает, что исполу. зование в качестве электродного слоя Т О, а в качестве фоточувствител,ного слоя 5 4 Формула нэобретения Таблица Значения токов утечки и сопротивления переходного. слоя между. электродным. I и фоточувствительными слоями для различных материалов электродного слоя в электролите 1 МЯй S + 0,5 MS + 2 ИКОН при изменении потенциала "4Ч М вЂ” ч„0„38 (где, - стационарный потенциал материала) Материал электродного слоя, Сопротивление переходно» го слоя,((м/смз) 1 а» (1-3) 10-6 О, 05-0, 10 ИО (6-7). 10 1 (7-8) i 10 8 0,20-0,30 . SnO In Оэ 0,20-0,25 0,15-0,20 (6-7) ° 10 ITO (1-2) 10 О, 15-0,20 Титан Молибден а (1-2) 10 э (3-4) ° 10 з Вольфрам Никель (7-10) 10-з (1-2) !О Платина 3 129256 CdSe„Te „, где х=0,4-0,.7 приводит к улучшению электрических характеристик . фотоэлемента по сравнению с фотоэлементом, для которого электродный слой. выполнен иэ SnO> или In>0 или ITÎ, а фоточувствительный слой из CdS, КПД такого фотоэлемента также выше по сравнению с КПД фотоэлементов, для которых электродным слоем являются металлы. Увеличивается в 2-3 раза Ю фототок, уменьшается в 2«4 раза переходное сопротивление и уменьшаются s 3-8 раз токи утечки, в результате чего увеличивается в 3,7-3,7 раза КПД фотообраэования. Электрохииический полупроводниковый фотоэлемент, содержащий электролит, противоэлектрод и фотоэлектрод, которы. 1 состоит из поликристаллического слоя соединений А В ; нанесенных на электродный слой иэ низкоомных полупроводниковых окислов метапяов,.отличающийся тем, что с целью повышения коэффициента полезного действия, в качестве полупроводникового окисла взят TiOt, as качестве соединения А В. - Сд$е„Те где х 6,4-0,7. й 1292565 Таблица 2 Состав фоточувствительного слоя Ток Электродный слой короткого Материал 11 10 5,7 0,05 1,6" 10 ÎO5 210 0,67 0,69 . 11,5 ° 10 з 6,8 0 66 9,2 10 4,9 CdSe Te од ТСО 0 05 .1Ф5 10 0,1 О,O5 2" 1О Cd Se„Te,, 6., 3 10 2,5 0,60 0,1 8,0 10 3,3 0,63 о,o5,г-10 С68е Те з 0,05 . 6 10 0,05 8 "10 Япо 3,7 10 1,7 3,9 10 1,5 CdS -О, 65, 0 60 О,З CdS 0,O5 . 7"10 0,2 4,0 10 1,8 0 65 0,05 2 10,, 0,49 8 0,10з3 О.3 10 3 Вольфрам 3,7 1ОЗ О,4 8 10 2,8 0,52 Платина Составитель, Станьков Техред В.Кадар;: Корректор Л Патай Редактор А.Кондрахина ° » М «Й 4» Тираж 746 ., Подписное ВМИИПИ Государствеййого коЬЙтета СССР . по. делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 6492 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Ы О f.Т0 Дельное опротив ение, м см С6$е Те а,а CdCe Яе CdSe Те,. CdSe Те. . Иощность светового пото» ка, Вт/см Ток утеч ки в тем ноте при =О,ЗВ д/см з ЭДС холостого хода В замыкания, А/см отопреоб разования, Х
