Контактная система к фотоэлектрическим преобразователям

 

Изобретение относится к полупроводниковой технике, в частности к полупроводниковым преобразователям солнечной энергии в электрическую. Цель изобретения - повышение надежности преобразователя путем создания эффективного барьера от меди в его контактной системе. Для достижения цели контактную систему фотоэлектрического преобразователя изготавливают следующим образом. На пластину из кремния наносят слой титана, поверх слоя титана наносят слой нихрома толщиной 200 - 300 нм, поверх которого - слой меди. Слой меди покрывают слоем антикоррозийного металла или сплава. Использование слоя нихрома в качестве барьерного слоя позволяет эффективно воспрепятствовать проникновению меди и никеля в полупроводник в области контактной системы и тем самым повысить устойчивость преобразователя и деградации, т.е. повысить надежность фотоэлектрического преобразователя. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 5 табл.

Изобретение относится к полупроводниковой технике, в частности к полупроводниковым преобразователям солнечной энергии в электрическую. Цель изобретения - повышение надежности преобразователя путем создания эффективного барьера от меди в его контактной системе. На чертеже изображена контактная система к фотоэлектрическому преобразователю. На чертеже введены следующие обозначения: кремниевая пластина 1 р-типа, легированный фосфором слой 2 кремния, просветляющее покрытие 3 двуокись титана - двуокись кремния (ТiO₂-SiO₂), слой 4 титана, слой 5 нихрома, слой 6 меди, слой 7 оловянно-свинцового припоя (ПОС-61), слой 8 с диффузией бора. На фронтальную поверхность кремниевой пластины 1 р-типа с легированным фосфором слоем 2 на глубину порядка 0,3 мкм нанесено просветляющее покрытие 3 двуокись титана - двуокись кремния (ТiO₂-SiO₂), в окнах которого методом обратной фотолитографии сформирована контактная система в виде гребенки из последовательно нанесенных слоев титана 4, нихрома 5, меди 6 и оловянно-свинцового припоя (ПОС-61) 7. На тыльной стороне кремниевой пластины 1 диффузией бора получен слой 8, образующий с кремниевой пластиной 1 изотипный переход, и нанесена аналогичная контактная система. Контактная система получена методом вакуумного нанесения тонких пленок. Температура кремниевых пластин при нанесении пленок 433-473 К. Толщина пленки титана - 100 нм, нихрома (80% никеля - 20% хрома) - 200-300 нм, меди 50-100 нм. Защитная пленка припоя может быть образована методом горячего лужения в ванне с припоем. На табл. 1 показаны результаты испытаний контактной системы нихром-медь. Толщина слоя нихрома 100 нм, размер фотопреобразователей 15 ˙27 мм². На табл. 2 показаны результаты испытаний контактной системы нихром-медь. Толщина слоя нихрома 200 нм, размер фотопреобразователей 20 ˙15 мм². На табл. 3 показаны результаты испытаний контактной системы нихром-медь. Толщина слоя нихрома 300 нм, размер фотопреобразователей 20 ˙15 мм². В табл. 4 приведены данные по термостойкости контактной системы титан-нихром-медь. Толщина слоя нихрома - 200 нм. Размер фотопреобразователей - 20 ˙15 мм². Результаты влагостойкости контактной системы титан-нихром-медь-припой ПОС-61 приведены в табл. 5. Толщина слоя нихрома - 200 нм. Размер фотопреобразователей - 20 ˙30 мм². Параметры изготовленных фотопреобразователей - напряжение холостого хода U_хх, ток короткого замыкания I_кз, ток нагрузки I_н измеряли на установке ФШ 1198-00-00 при интенсивности излучения 550 Вт/м². Для оценки барьерных свойств нихромовой пленки были изготовлены фотопреобразователи с контактной системой нихром-медь с толщиной слоя нихрома 100 нм, 200 нм и 300 нм. Толщину нихромовой пленки измеряли с помощью микроинтерферометра МИИ-4У4.2. Образцы фотопреобразователей последовательно подвергали термообработке в вакууме при давлении (2-5) ˙10^-4 мм рт. ст. и температурах 543 К и 623 К с изменением параметров на установке ФША 1198-00-00 до и после каждого цикла термообработки. По изменению параметров фотопреобразователей оценивали барьерные свойства нихрома, а также его диффузионные свойства по отношению к кремнию. Влагостойкость фотопреобразователей исследовали путем выдержки образцов в камере тепла и влаги при температуре 321 К, влажности 96% в течение 360 ч. По изменениям параметров образцов оценивали влагостойкость контактной системы. Как видно из табл. 1, при толщине пленки нихрома 100 нм в результате термообработки фотопреобразователей в течение 10 мин при 623 К наблюдается ухудшение параметров фотопреобразователей: снижаются напряжение холостого хода U_хх, ток нагрузки I_н и коэффициент полезного действия η. При толщине нихромовой пленки 200 нм и 300 нм влияние такой же термообработки не сказывается на параметрах фотопреобразователей (см. табл. 2 и табл. 3 соответственно),в этом случае отсутствует диффузия никеля из нихрома в кремний. Из табл. 4, 5 видно, что характеристики фотопреобразователей не деградируют после испытаний в тепле и во влаге, т. е. контактная система обладает хорошей влагостойкостью.

Формула изобретения

1. КОНТАКТНАЯ СИСТЕМА К ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМ, содержащая слой титана, осажденный на поверхность кремния, барьерный слой и слой меди, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности путем создания эффективного барьера от меди в контактной системе, в качестве материала барьерного слоя использован нихром и барьерный слой выполнен толщиной 200 - 300 нм. Система по п.1, отличающаяся тем, что поверхность медного слоя покрыта слоем антикоррозийного металла или сплава.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 30.11.2000

Извещение опубликовано: 10.10.2004        БИ: 28/2004

---