Солнечный элемент с дифракционной решеткой на фронтальной поверхности



Солнечный элемент с дифракционной решеткой на фронтальной поверхности
Солнечный элемент с дифракционной решеткой на фронтальной поверхности

 

H01L31/054 - 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 2529826:

Открытое акционерное ощество "Научно-производственное предприятие Квант" (RU)

Изобретение относится к физике и технологии полупроводниковых приборов, в частности к солнечным элементам на основе кристаллического кремния. Солнечный элемент на основе кристаллического кремния состоит из областей p- и n-типов проводимости, электродов к р- и n-областям, при этом согласно изобретению на фронтальной поверхности кристалла сформирована дифракционная решетка с периодом, равным длине волны кванта излучения, энергия которого равна ширине запрещенной зоны кристалла. Изобретение обеспечивает уменьшение глубины поглощения квантов солнечного излучения, снижение световых и электрических потерь, а также увеличение эффективности преобразования и возможность создания сверхтонких кристаллических солнечных элементов. 2 ил.

 

Изобретение относится к физике и технологии полупроводниковых приборов, в частности к солнечным элементам (СЭ) на основе кристаллического кремния.

Ограничение КПД преобразования солнечного излучения в электрическую энергию полупроводникового фотопреобразователя связано с рядом потерь мощности - фундаментальные потери и потери, которые теоретически можно устранить. Если рассматривать однопереходный фотопреобразователь, а кремниевый СЭ относится к таким приборам, то фундаментальные потери мощности будут связаны с:

- потерями мощности излучений, которые имеют энергию меньше, чем ширина запрещенной зоны полупроводника (hv≤Eg), т.е. кванты излучений с такой энергией пролетают сквозь полупроводник без поглощения;

- потерями мощности, связанными с генерацией «горячих» носителей тока, т.е. при поглощении кванта излучения его энергия передается возбужденному электрону и первоначально электрон окажется в зоне проводимости с энергией, равной энергии поглощенного фотона. Затем электрон, взаимодействуя с решеткой кристалла, теряет «избыточную» энергию до тех пор, пока энергетическое распределение не сравняется с температурным распределением решетки, т.е. пока температура электрона не сравняется с температурой решетки;

- термодинамическими потерями - это: а) потери, связанные с кинетической энергией электрона, т.к. температура всегда отлична от абсолютного нуля. Величина этих потерь равна=3/2 кТс, где к - постоянная Больцмана, Тс - температура, б) потери, связанные со снижением напряжения холостого хода элемента (Voc) с температурой. При максимальной концентрации фотовозбуждения Voc становится равным значению ширины запрещенной зоны полупроводника. Разница между значениями Voc при максимальном фотовозбуждении и при однократном (одно Солнце) возбуждении для данной Тс показывает температурные потери, связанные с падением напряжения и называются Etendue потерями. Все эти термодинамические потери исчезают при температуре абсолютного нуля.

Кроме рассмотренных фундаментальных потерь имеются световые потери, связанные с отражением и поглощением излучения, и потери, связанные с последовательным сопротивлением элемента. Также имеются рекомбинационные потери, когда энергия теряется в результате рекомбинации генерированных носителей с образованием квантов излучений.

Теоретический предел КПД преобразования однопереходного кремниевого СЭ при комнатной температуре ограничивается значением ~ 29,7% (из-за фундаментальных потерь), а практически достигнутые значения КПД преобразования не превышают ~ 23,3%, что показывает, что кроме фундаментальных потерь на величину эффективности преобразования сильно влияют световые потери и потери, связанные с внутренними процессами в элементе (сопротивление, рекомбинация).

Для уменьшения световых потерь, связанных с отражением излучения от поверхности кристалла, фронтальная поверхность подвергается анизотропному травлению для получения текстуры, например, в [1] текстура получается в щелочных растворах с добавлением изопропилового спирта. Размеры и формы текстуры при этом не однородны, зависят от способа и метода травления и составляют от 0,5 до 4-5 мкм. Имеются различные методы создания текстуры на поверхности кристалла кремния [2], [3], [4], [5]. В зависимости от вида и размеров текстуры отражение света от поверхности составляет 5-15% (при длине волны света ~ 600 нм). Дальнейшее снижение отражения (до 2-5%) света достигается нанесением на текстурированную поверхность специальных антиотражающих тонких слоев (например, TiOx, SiN). При этом в коротковолновой части спектра (300-450 нм) отражение света остается высоким (до 20% и выше), хотя в видимой и ближней ИК-области отражение может не превышать ~ 2% [3].

К основным внутренним потерям, кроме омических потерь связанных с сопротивлением, относятся рекомбинационные потери. Генерированные носители могут теряться в результате рекомбинации на поверхности или в объеме полупроводника. Поверхностная рекомбинация зависит от степени пассивации и защиты поверхности, и снижение скорости такой рекомбинации является чисто технической задачей, а объемная рекомбинация зависит от многих факторов, среди которых основным является время жизни неосновных носителей тока, определяющее длину диффузионного смещения заряда. В реальных структурах, с целью уменьшения последовательного сопротивления и получения высоких значений напряжения холостого хода, используют сильно легированный кремний (с удельным сопротивлением 1-3 Ом·см), что в свою очередь снижает время жизни носителей и, соответственно, длину диффузионного смещения. Это ограничивает сбор генерированных носителей из глубин базовой области структуры. Кроме этого, надо учесть, что кремний является не прямозонным полупроводником, и поэтому проникновение в кристалл квантов излучений с энергией ~ Eg доходит до ~ 100 мкм. При глубинах генерации носителей, находящихся за пределами влияния поля р-n-перехода и градиента концентрации неравновесных носителей, направленного к р-n-переходу, генерированные светом носители тока будут диффундировать как в сторону поверхности (к р-n-переходу), так и в сторону тыльной поверхности. Носители тока, диффундирующие к тыльной поверхности, могут исчезнуть в результате рекомбинации у поверхности, если не создать потенциальные барьеры в виде р-р+- или n-n+-переходов либо барьеры в виде гетероперехода [6], препятствующие попаданию носителей к поверхности. Однако эффективность таких барьеров не превышает 75-80%. Пассивацией поверхности специальными слоями можно довести эффективность отражения до 95%. Практически все генерированные заряды в глубинах, превышающих ~ 10 мкм (в кремнии максимум генерации приходится на глубину 2-5 мкм), будут иметь равнонаправленную диффузию, в том числе и в сторону тыльной поверхности. Поэтому очень важно иметь высокую степень пассивации тыльной поверхности (в том числе и изотопными потенциальными барьерами) и высокое значение времени жизни, за которое носители заряда, отразившись от тыльного барьера, смогли дойти до р-n-перехода. Высокие практические значения КПД преобразования (~20-23%) [6] были достигнуты в кристаллах с высоким значением времени жизни носителей тока, а такие кристаллы стоят дороже, чем кристаллы «солнечного класса». В настоящее время требование по времени жизни носителей к «солнечному кремнию» поднялось с 10 мксек до 20 мксек и более. Но использование кремния с высоким временем жизни носителей не решает проблему уменьшения толщины элемента. В обычных структурах толщину элемента нельзя брать менее ~ 110 мкм (глубина поглощения низкоэнергетического кванта излучения), иначе неизбежны будут потери мощности за счет длинноволновых квантов излучений. Возможно уменьшение толщины СЭ до ~ 50-60 мкм, если на тыльной поверхности создать отражающий слой, который будет отражать обратно вглубь кристалла длинноволновые кванты излучений [7]. Но такой слой не может быть отражающим на 100% и, кроме этого, создаст дополнительные проблемы пассивации тыла. В существующих структурах снижение толщины СЭ неизбежно приведет к снижению КПД преобразования. Для решения этой проблемы необходимо, чтобы полное поглощение падающего излучения и генерация носителей тока происходило в небольших (~ 10 мкм) глубинах. При таких расстояниях от поверхности можно говорить, что область генерации носителей совпадает с областью влияния поля р-n-перехода, так как, кроме объемного заряда, создающего тянущее электрическое поле, здесь будет влиять и градиент концентрации неравновесных носителей, возникающий вследствие оттока близлежащих к объемному заряду неосновных носителей, и разделение их полем р-n-перехода. Таким образом, создание сверхтонких кристаллических кремниевых элементов с высокой эффективностью будет возможно, если создать условия генерации носителей в глубинах, сопоставимых с областью влияния поля перехода. Получению высокой эффективности также будет способствовать и то, что при таких условиях поглощения можно обеспечить практически 100%-ный сбор генерированных носителей тока практически во всем интервале спектра солнечного излучения.

Целью данного изобретения является создание сверхтонких кристаллических кремниевых солнечных элементов с высокой эффективностью. Данная цель достигается путем локализации поглощения падающего излучения в приповерхностных слоях кристалла, а также уменьшением отражения падающего излучения от поверхности и увеличением сбора генерированных носителей тока. Указанную цель можно достичь созданием дифракционной решетки на фронтальной поверхности кристалла.

Если создать дифракционную решетку на поверхности СЭ с периодом d, сравнимым с длиной волны падающего света (~1 мкм), то появятся следующие возможности:

1. Локализовать область генерации носителей тока на небольшой глубине (≤10 мкм) от фронтальной поверхности;

2. Локализация на небольшой глубине позволит увеличить сбор носителей, практически до 100%. Так как диффузионная длина носителей, даже в кристаллах со временем жизни ~ 10 мкс, на порядок и более больше, чем глубина генерации;

3. Создать СЭ на тонких слоях кремния без снижения КПД преобразования.

4. Создать кремниевые космические СЭ с удлиненным сроком службы (радиационно стойкие). Когда область генерации носителей заключена на узкой (~ 10 мкм) полосе и толщина этой полосы на порядок и более меньше длины диффузионного пробега носителей тока, влияние изменения времени жизни на квантовую эффективность с дозой радиации будет много меньше.

Дифракционную решетку на поверхности кристалла (Si) можно создать методами фотолитографии. При использовании эксимерных лазеров для экспонирования фоторезистов, можно получить разрешение по точности до 50 нм, так что получение решетки с периодом ~ 1 мкм не представляет трудности. Такой период решетки равен длине волны света излучения, энергия которого еще достаточна для генерации электронно-дырочных пар в кремнии. Кванты излучений с длиной волны - 1 мкм, поглощаясь глубоко в кристалле, фактически, определяют длинноволновый край фоточувствительности СЭ. Поэтому необходимо, чтобы именно такие кванты поглощались не так далеко от поверхности кристалла. Известно, что кванты с энергией ~ 1,24 эВ (λ~1 мкм) поглощаются в кремнии на глубине ~ 50 мкм, а кванты с энергией ~ 1,12 эВ (λ=1,13 мкм), которые еще могут генерировать носителей заряда, поглощаются на глубинах ~ 110-120 мкм. Поэтому важно, чтобы такие длинноволновые кванты преломлялись при вхождении в кристалл под большим углом. Тогда, несмотря на длинный путь прохождения до генерации носителей заряда, глубина генерации от поверхности будет небольшой и находиться в пределах, близких к области влияния поля объемного заряда р-n-перехода. Такое преломление света можно осуществить, если на поверхности кристалла создать дифракционную решетку с периодом, близким к длине волны кванта излучения, у которого энергия равна или чуть больше ширины запрещенной зоны (Eg) кристалла. Ниже рассмотрим несколько примеров отклонения квантов излучений с разной длиной волны.

Представим себе, что на поверхности кристалла образована решетка в виде полос с периодом d, равным длине 1 мкм, и световой поток падает перпендикулярно поверхности (фиг.1).

Воспользуемся уравнением решетки:

d Sin φ=k·λ,

где d - период решетки,

λ - длина волны,

k - 0, 1, 2… - порядковый номер спектра. Для удобства представления возьмем k=1.

Рассмотрим отклонение лучей света разных длин волн, способных генерировать электронно-дырочные пары в кремнии при d=1 мкм. Допустим, энергия кванта hy=1,25 эВ. При этом длина волны излучения будет λ=0,992. Тогда отклонение излучений будет на угол φ ~ 83°. Кванты с hy=1,25 эВ до поглощения и генерации носителей заряда проходят путь ~ 50 мкм. При таком угле преломления и прохождении пути ~ 50 мкм глубина поглощения от поверхности кристалла будет ~ 7 мкм (фиг.2).

При энергии квантов излучений, равной hy=1,5 эВ, длина волны будет равна λ=0,826 мкм. Такой свет отклонится на угол φ ~ 55°, но длина пути квантов излучений с такой энергией до поглощения не превысит ~ 8 мкм, а глубина генерации (от поверхности) будет не более 6 мкм.

При более высоких энергиях квантов излучений проходимый путь до поглощения будет еще короче, например, кванты с энергией hy=2 эВ (λ=0, 62 мкм) проходят путь ~ 2 мкм, при этом угол отклонения будет φ ~ 38°, а глубина генерации от поверхности не превысит ~ 1,5 мкм. Как видно из примеров, длинноволновый квант, который еще может генерировать носителей, отклоняется на большой угол, и тем самым генерация носителей окажется близка к границе влияния поля объемного заряда р-n-перехода (с учетом градиента концентрации неравновесных носителей), а коротковолновые кванты, хотя отклонятся относительно на небольшой угол, поглотятся еще ближе к поверхности. Таким образом, создавая дифракционную решетку с периодом ~ 1 мкм на поверхности кремниевой структуры СЭ, можно добиться близкого совмещения области генерации с областью разделения генерированных носителей. При таких условиях, когда практически все генерированные носители окажутся в пределах влияния поля объемного заряда р-n-перехода (влияние это с учетом градиента концентрации неравновесных носителей), то тогда влияние тыльных барьеров и пассивирующих слоев на тыльной поверхности на сбор носителей практически будет нулевым. При выполнении таких условий не надо будет создавать тыльные потенциальные барьеры и пассивировать тыльную поверхность кристалла. Так исключаются из процесса изготовления солнечного элемента энергоемкие и дорогостоящие операции. Кроме того, для создания высокоэффективного солнечного элемента достаточно будет иметь кристалл кремния толщиной ~ 10 мкм.

Прототипом данного изобретения является [5], где уменьшение отражения света от поверхности достигается путем создания мелкой текстуры. Мелкая текстура поверхности кристалла создается методом травления, обдуваемым фторсодержащим газом. Однако текстура, получаемая этим методом, является неоднородной по размеру и по форме. Поэтому преломление света одинаковой длины волны может оказаться под разным углом в зависимости от места падения кванта излучения и его проникновение (углубление) в кристалл будет неоднородным. Местами преломление света может быть под небольшим углом, и тогда углубление места генерации носителей тока от поверхности кристалла будет достаточно большим. Поэтому создание элементов толщиной менее 50 мкм без снижения КПД преобразования будет проблематичным. Кроме того, при такой текстуре, где генерация носителей происходит далеко за пределами влияния поля объемного заряда и где градиент концентрации неравновесных носителей не может повлиять на сбор генерированных зарядов, необходимо будет создавать эффективный тыльный барьер для неосновных носителей, с тем чтобы не терять мощность в результате рекомбинации на тыльной поверхности.

В предлагаемом изобретении, в силу однородности текстуры и размера, сопоставимого с длиной волны низкоэнергетического кванта, способного генерировать носители заряда, световое излучение преломляется так, что вся область генерации носителей находится в области влияния объемного заряда и в области, где имеется градиент концентрации неравновесных носителей тока. Генерированные носители тока в базовой области структуры собираются практически в полном объеме. Таким образом, создается условие сокращения толщины базовой области кремниевого солнечного элемента до величин ~ 10 мкм и увеличения эффективности преобразования за счет уменьшения рекомбинационных и световых потерь.

Литература

1. Pierre Verlinden, Olivier Evrard, Emmanuel Mazy, Andre Crahay. SOLAR ENERGY MATERIALS AND SOLAR CELLS, 1992, 26 p.71.

2. Plasma texturing processes for the next generation of crystalline Si solar cells. H.F.W. Dekkers, F. Duerinckx and etc.

21 st European Photovoltaic Solar Energy Conference, 4-8 September 2006, Dresden, Germany.

3. LIGHT TRAPPING AND OPTICAL LOSSES IN SOLAR CELLS WITH RIE TEXTURIZED SURFACES.

G. Ebest, A. Mrwa, K. Erler and U. Rindelhartlt.

21 th European Photovoltaic Solar Energy Conference, 6-10 June 2005, Barcelona, Spain.

4. Патент Японии 2011-084833, приоритет от 06.04.2011, SINGLE-CRYSTAL SILICON SUBSTRATE SURFACE-ROUGHENING METHOD AND METHOD FOR MANUFACTURING PHOTOVOLTAIC DEVICE.

Международная заявка PCT/JP2012/058952 от 02.04.2012.

Авторы: KATSURA Tomotaka, OKAMOTO Tatsuki, MATSUNO Shigeru

5. Патенты Японии 2011-091374, 2011-091382, 2011-091386, приоритет от 15.04.2011, SILICON SUBSTRATE HAVING TEXTURED SURFACE, SOLAR CELL HAVING SAME, AND METHOD FOR PRODUCING SAME.

Международная заявка PCT/JP2012/002576 от 13.04.2012.

Авторы: NAKAYAMA Ichiro, NOMURA Tsuyoshi, OKUMURA Tomohiro и др.

6. R & D PROGRESS OF NEXT-GENERATION VERY THIN HIT SOLAR CELLS.

H. Sakata, Y. Tsunomura and etc.

25 th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, 6-10 September 2010, Valencia, Spain.

7. Патент Японии 2011-019092, приоритет от 31.01.2011, METHOD FOR FABRICATING SUBSTRATE FOR SOLAR CELL AND SOLAR CELL. Международная заявка PCT/JP2012/051783 от 27.01.2012. Авторы: ТАКАТО Hidetaka, SAKATA Isao, MASE Kciji и др.

Солнечный элемент на основе кристаллического кремния, состоящий из областей p- и n-типов проводимости, имеющий электроды (омические контакты) к р- и n-областям, отличающийся тем, что с целью уменьшения глубины поглощения квантов солнечного излучения, снижения световых и электрических потерь, а также увеличения эффективности преобразования и возможности создания сверхтонких кристаллических солнечных элементов на освещаемой поверхности кристалла создается дифракционная решетка с периодом, равным длине волны кванта излучения, энергия которого равна ширине запрещенной зоны кристалла.



 

Похожие патенты:

Система регулирования микроклимата сельскохозяйственного поля включает размещенные по границе поля ветрозащитные и снегозадерживающие элементы, водоем, устраиваемый вдоль границы поля со стороны наиболее вероятного проникновения суховея.

Изобретение относится к светодиодному модулю. Технический результат - разработка состоящего из нескольких расположенных на печатной плате светодиодов светодиодного модуля, в котором выход из строя отдельных светодиодов не виден снаружи благодаря «вводу» излучаемого пассивным светодиодом светового потока в элемент ввода светового излучения вышедшего из строя светодиода.

Изобретение относится к полупроводниковым приборам, в частности к полимерным солнечным фотоэлементам. Предложен полимерный солнечный фотоэлемент, содержащий последовательно: несущую основу, выполненную в виде прозрачной полимерной фотолюминесцентной подложки, прозрачный слой анода, фотоэлектрически активный слой и металлический слой катода, при этом полимерная фотолюминесцентная подложка состоит из оптически прозрачного полимера, содержащего люминофор, выбранный из ряда люминофоров общей формулы (I), где R - заместитель из ряда: линейные или разветвленные С1-С20 алкильные группы; линейные или разветвленные С1-С20 алкильные группы, разделенные по крайней мере одним атомом кислорода; линейные или разветвленные С1-С20 алкильные группы, разделенные по крайней мере одним атомом серы; разветвленные С3-С20 алкильные группы, разделенные по крайней мере одним атомом кремния; С2-С20 алкенильные группы; Ar - одинаковые или различные ариленовые или гетероариленовые радикалы, выбранные из ряда: замещенный или незамещенный тиенил-2,5-диил, замещенный или незамещенный фенил-1,4-диил, замещенный или незамещенный 1,3-оксазол-2,5-диил, замещенный флуорен-4,4'-диил, замещенный циклопентадитиофен-2,7-диил; Q - радикал из вышеуказанного ряда для Ar; Х - по крайней мере один радикал, выбранный из вышеуказанного ряда для Ar и/или радикал из ряда: 2,1,3-бензотиодиазол-4,7-диил, антрацен-9,10-диил, 1,3,4-оксадиазол-2,5-диил, 1-фенил-2-пиразолин-3,5-диил, перилен-3,10-диил; L равно 1 или 3 или 7; n - целое число от 2 до 4; m - целое число от 1 до 3; k - целое число от 1 до 3.

Изобретение относится к технике фотометрии и предназначено для метрологического определения внутренней квантовой эффективности полупроводникового фотодиода по его вольт-амперным характеристикам.

Изобретение относится к оптоэлектронным приборам. Полупроводниковый фотоэлектрический генератор содержит прозрачное защитное покрытие на рабочей поверхности, на которое падает излучение, и секции фотопреобразователей, соединенные оптически прозрачным герметиком с защитным покрытием.

Изобретение относится к области полупроводниковой электроники и может быть использовано при создании многоспектральных и многоэлементных фотоприемников. Гибридная фоточувствительная схема содержит алмазный матричный фотоприемник (МФП), индиевые столбики и кремниевый мультиплексор с чувствительными площадками, расположенными на нем в шахматном порядке в виде прямоугольной матрицы и по числу равными числу индиевых столбиков.

Изобретение относится к технике машинного зрения и может быть использовано в видеокамерах и фотоаппаратах, предназначенных для регистрации цифровых изображений.

Изобретение относится к светоизлучающему модулю. .

Изобретение относится к способам измерения параметров инфракрасных матричных фотоприемных устройств (ИК ФПУ), работающих в режиме накопления. .

Изобретение относится к области солнечной энергетики, в частности к непрерывно следящим за Солнцем солнечным установкам как с концентраторами солнечного излучения, так и с плоскими кремниевыми модулями, предназначенным для питания потребителей, например, в районах ненадежного и децентрализованного электроснабжения.

Предлагаемое изобретение «Монолитный быстродействующий координатный детектор ионизирующих частиц» относится к полупроводниковым координатным детекторам ионизирующих частиц. Целью изобретения является повышение быстродействия и технологичности координатного детектора, что особенно важно для создания нового поколения «детекторов меченных нейтронов» для обнаружения взрывчатых веществ, сканеров рентгеновских лучей медицинского, таможенного и иного назначения, отличающихся от известных более высоким качеством изображений объектов. Поставленные цели достигаются за счет использования оригинальной схема - техники детектора, в которой используются только биполярные транзисторы, включенные по схеме с общим коллектором, также за счет функционально-интегрированной монолитной конструкции детектора, где полупроводниковая подложка, в которой генерируются носители заряда, является одновременно общей коллекторной областью биполярных структур транзисторов. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к полупроводниковым приборам, чувствительным к свету, предназначенным для преобразования света в электрическую энергию, в частности к многопереходным солнечным элементам. Солнечный элемент содержит подложку, на которой размещены, по крайней мере, два двухслойных компонента с p-n-переходами между слоями, сопряженные между собой, по крайней мере, двумя промежуточными слоями. Слои двухслойных компонентов и промежуточные слои выполнены из четверного твердого раствора AlInGaN. Промежуточные слои и сопряженные с ними фрагменты солнечного элемента выполнены с одинаковым значением ширины запрещенной зоны. Двухслойные компоненты с p-n-переходами между слоями и сопряженные с ними промежуточные слои выполнены с одинаковым значением постоянной решетки. В промежуточных слоях постоянная решетки различна. В слоях двухслойных компонентов с p-n-переходами различна ширина запрещенной зоны при фиксированном значении постоянной решетки. Изобретение позволяет повысить эффективность преобразования солнечного излучения. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

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.

Изобретение относится к гелиотехнике. Теплофотоэлектрический модуль с параболоцилиндрическим концентратором солнечного излучения состоит из параболоцилиндрического концентратора и линейчатого фотоэлектрического приемника (ФЭП), расположенного в фокальной области с равномерным распределением концентрированного излучения вдоль цилиндрической оси, при этом солнечный фотоэлектрический модуль содержит асимметричный концентратор параболоцилиндрического типа с зеркальной внутренней поверхностью отражения и линейчатый фотоэлектрический приемник, установленный в фокальной области с устройством протока теплоносителя; форма отражающей поверхности концентратора Х(Y) определяется предложенной системой уравнений, соответствующей условию равномерной освещенности поверхности фотоэлектрического приемника, выполненного в виде линейки шириной do из скоммутированных ФЭП и длиной h и расположенного под углом к миделю концентратора. Изобретение обеспечивает работу солнечного фотоэлектрического модуля при высоких концентрациях и равномерное освещение ФЭП, получение на одном ФЭП технически приемлемого напряжения (12 В и выше), нагрев проточного теплоносителя, повышение КПД преобразования и снижение стоимости вырабатываемой энергии. 4 ил.

Использование: для изготовления модульных (гибридных) оптико-электронных наблюдательных и регистрирующих приборов различных спектров действия, предназначенных для эксплуатации в условиях низкой освещенности. Сущность изобретения заключается в том, что входной узел полупроводникового прибора имеет входное окно и основание с фоточувствительным элементом в соответствующем корпусе, на основании с фоточувствительным элементом размещены столбиковые опоры, выполненные методом фотолитографии, расположенные по периметру фоточувствительного элемента, превосходящие по высоте уровень контактных площадок фоточувствительного элемента. Технический результат: обеспечение возможности образования минимального зазора между поверхностью волоконно-оптического входного окна и поверхностью светочувствительного элемента, при этом обеспечивая защиту светочувствительного элемента от соприкосновения с поверхностью входного окна. 2 ил.

Настоящее изобретение относится к технологии термофотоэлектрических преобразователей с микронным зазором (MTPV) для твердотельных преобразований тепла в электричество. Суть заключается в формировании и последующем поддержании маленького расстояния между двумя телами в субмикронном зазоре для улучшения качества преобразования. Пока возможно достичь субмикронного расстояния зазора, термоэффекты на горячей и холодной поверхностях стимулируют поперечное колебание, скручивание или деформацию элементов, происходящие в вариациях в месте зазора, что приводит к неконтролируемым вариациям при выходе мощности. Главным моментом в конструировании является допущение снижения контакта эмиттерных чипов с внутренней поверхностью оболочки, так чтобы происходила хорошая передача тепла. Фотоэлектрические гальванические элементы направляются навстречу эмиттерным чипам, чтобы придавить их к внутренней стенке. Высокая температура материала термоповерхности улучшает передачу тепла между внутренней поверхностью оболочки и эмиттерным чипом. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к 8-алкил-2-(тиофен-2-ил)-8H-тиофен[2,3-6]индол замещенным 2-цианоакриловым кислотам формулы (I) которые могут быть использованы как перспективные красители для сенсибилизации неорганических полупроводников в составе цветосенсибилизированных солнечных батарей, способу их получения, а так же промежуточным соединениям, которые используют для синтеза данных соединений. 4 н.п. ф-лы, 1 табл., 4 пр.

Изобретение относится к области электровакуумной техники, в частности к полупроводниковым оптоэлектронным устройствам - фотокатодам, а именно к гетероструктуре для полупрозрачного фотокатода с активным слоем из арсенида галлия, фоточувствительного в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне, и может быть использовано при изготовлении фоточувствительного элемента оптоэлектронных устройств: электронно-оптических преобразователей фотоумножителей, используемых в детекторах излучений. Гетероструктура для полупрозрачного фотокатода содерит подложку GaAs, далее первый слой AlGaAs, активный слой GaAs р-типа проводимости, второй слой из AlGaAs р-типа проводимости, при этом первый слой AlGaAs является стопорным состава AlxGa1-xAs р-типа проводимости с концентрацией Р1 акцепторной примеси, активный слой GaAs имеет концентрацию Р2 акцепторной примеси, второй слой AlGaAs является буферным состава AlyGa1-yAs с концентрацией Р3 акцепторной примеси, между активным и буферным слоями имеется переходный слой р-типа проводимости переменного состава от GaAs до AlyGa1-yAs, причем изменение содержания алюминия, начиная от границы с активным слоем до границы с буферным слоем, является монотонно возрастающей и непрерывной функцией F1 от толщины переходного слоя, а концентрация акцепторной примеси является монотонно убывающей непрерывной функцией F3 от толщины переходного слоя, начиная от концентрации Р2 у границы с активным слоем до концентрации Р3 у границы с буферным слоем. Изобретение позволяет увеличить квантовую эффективность и интегральную чувствительность фотокатода. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к устройствам регистрации видеоизображений. Видеосистема на кристалле содержит цветное фотоприемное устройство с функцией спектрального разделения светового потока в зависимости от глубины проникновения фотоэлектронов в кристалл. В первом варианте на этом же кристалле размещают блок коммутации, блок управления и блок построения изображения. Во втором варианте на кристалле размещают блок вычитания, арифметико-логическое устройство, блок управления, сумматор и блок логического «И». Технический результат - повышение помехоустойчивости и быстродействия видеосистемы, повышение отношения сигнал/шум для обнаружения малоконтрастных объектов, повышение достоверности классификации объектов по спектральным признакам. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Использование: для создания многоэлементных фотоприемников. Сущность изобретения заключается в том, что способ сборки матричного модуля на держатель содержит стадии нанесения криостойкого клея на тыльную поверхность растра матричного модуля и на держатель, ориентации матричного модуля относительно держателя, прижима матричного модуля к держателю, приклеивают матричный модуль на держатель с помощью приспособления типа «насадка» в виде цилиндрического колпака, плотно надеваемого на растр с помощью выступов на окружности основания и содержащего четыре выреза под метки совмещения, расположенные под углом 90° по отношению соседних меток друг к другу, предназначенных для ориентации матричного модуля относительно держателя с помощью инструментального микроскопа, кроме этого, содержащего дополнительно четыре выреза по углам фоточувствительного элемента, предназначенные для бездефектного надевания «насадки» на растр, а также содержащего в центре верха колпака метку в виде отверстия для ориентации и коническое углубление для прижима с помощью зондовой головки и возможности поворота «насадки» для совмещения меток, расположенных на растре и держателе. Технический результат: обеспечение возможности бездефектного способа сборки матричного модуля. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх