Солнечный элемент



Солнечный элемент
Солнечный элемент
H01L31/0445 - 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 2590284:

Общество с ограниченной ответственностью "НТЦ тонкопленочных технологий в энергетике при ФТИ им. А.Ф. Иоффе", ООО "НТЦ ТПТ" (RU)

Изобретение относится к области электроники и может быть использовано при конструировании солнечных элементов, которые используются в энергетике, космических и военных технологиях, горнодобывающей, нефтеперерабатывающей, химической отраслях промышленности и др. Солнечный элемент согласно изобретению включает кристаллическую подложку из кремния n-типа (n)с-Si ориентации (100) с фронтальной и тыльной поверхностями, над фронтальной поверхностью последовательно расположены: промежуточный слой аморфного гидрогенизированного карбида кремния в виде твердого раствора; нелегированный слой аморфного гидрогенизированного кремния (i)a-Si:H; р-легированный слой аморфного гидрогенизированного кремния (p)a-Si:H; слой оксида индия-олова (ITO); серебренная контактная сетка. При этом над тыльной поверхностью последовательно расположены: промежуточный слой аморфного гидрогенизированного карбида кремния в виде твердого раствора; нелегированный слой аморфного гидрогенизированного кремния (i)a-Si:H; n-легированный слой аморфного гидрогенизированного кремния (n)a-Si:H; слой оксида индия-олова ITO; слой серебра Ag. Изобретение позволяет улучшить пассивацию поверхности за счет предотвращения частичного эпитаксиального роста во время нанесения слоя аморфного гидрогенизированного кремния толщиной 2-5 нм на кристаллическую подложку, что в свою очередь ведет к увеличению напряжения холостого хода и, как следствие, эффективности преобразования солнечного излучения. 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к области электроники и может быть использовано при конструировании солнечных элементов, которые используются в энергетике, космических и военных технологиях, горнодобывающей, нефтеперерабатывающей, химической отраслях промышленности и др.

Уровень техники

Солнечный элемент - устройство, которое преобразует энергию солнечного света в электрический ток. Солнечный элемент служит для прямого преобразования солнечного излучения в электрическую энергию, используемую для питания электронных приборов и электроприводов устройств и механизмов, применяющихся в электронике, космических и военных технологиях, горнодобывающей, нефтеперерабатывающей, химической отраслях промышленности, экологии и др.

Среди возобновляемых источников энергии фотоэлектрическое преобразование солнечной энергии в настоящее время признано самым перспективным. Дальнейшее развитие солнечной энергетики требует постоянного совершенствования характеристик фотопреобразовательных устройств (солнечных элементов). Наиболее успешным направлением развития технологий повышения КПД солнечных элементов представляется использование гетеропереходов между аморфным гидрогенизированным и кристаллическим кремнием (a-Si:H/c-Si), которые обладают всеми преимуществами солнечных элементов на основе кристаллического кремния, но могут быть изготовлены при низких температурах, что позволяет существенно снизить стоимость изготовления солнечных элементов на основе гетеропереходов.

Эффективность работы первых солнечных элементов на основе a-Si:H/c-Si гетероперехода была ограничена низким качеством границы раздела a-Si:H/c-Si, что приводило к значительно меньшим значениям напряжения холостого хода и коэффициента заполнения, чем у традиционных солнечных элементов. Негативное влияние границы может быть снижено путем введения промежуточного слоя нелегированного гидрогенизированного аморфного кремния (i)-a-Si:H, который содержит меньше дефектов и позволяет уменьшить рекомбинацию на границе а-Si:H/c-Si. Еще большее увеличение эффективности было получено при использовании структуры (p)a-Si/(i)a-Si:H/(n)c-Si с нелегированным буферным слоем толщиной 5 нм, расположенным между кристаллической подложкой и аморфным эмиттером, что дало начало бурному развитию так называемых HIT структур (Heterojunction with Intrinsic Thin Layer - гетеропереходы с собственным тонким слоем). Например, технология получения солнечного элемента, описанная в патенте США (см. [1] US 5066340, МПК H01L 31/036, опубликованный 19.11.1991), включает структуру одностороннего фотопреобразователя (ФЭП), состоящего из кристаллического слоя одного типа проводимости, аморфного слоя другого типа проводимости, собственного микрокристаллического слоя между легированными слоями, лицевого и тыльного электродов.

Существенный прогресс в повышении КПД солнечных элементов за последние два десятилетия был достигнут компанией Sanyo, в первую очередь, за счет оптимизации фронтальной и тыльной поверхностей солнечного элемента.

Известен способ получения солнечного элемента, описанный в патенте США (см. [2] US 5401336, МПК H01L 31/0236, опубликованный 28.03.1995), где односторонняя структура представляет гетеропереход между кристаллическим и аморфным полупроводниками с аморфным или микрокристаллическим собственным слоем между ними, выполненный с применением текстурированных подложек и прозрачных электродов.

В другом патенте США (см. [3] US 5935344, МПК H01L 31/04, опубликованный 10.08.1999) описана структура СЭ (солнечного элемента) с гетеропереходами, состоящая из слоев собственного и легированного аморфного кремния, нанесенных на обе стороны подложки из кристаллического кремния.

Известен также способ получения солнечного элемента с многослойными гетеропереходами на основе слоев аморфного кремния и его сплавов, нанесенных на обе стороны подложки из кристаллического кремния (см. [4] ЕР 1187223, МПК H01L 31/04, опубликованный 13.03.2002).

Известен метод производства солнечного элемента с односторонним гетеропереходом (см. [5] US 20090293948, МПК H01L 21/027, опубликованный 03.12.2009), содержащий подложку, на которую в качестве буферного слоя нанесен слой аморфного кремния, затем слой легированного кремния, с обратной стороны подложки нанесено антиотражающие покрытие.

К недостаткам перечисленных солнечные элементов и методов их производства относится отсутствие второго гетероперехода, что снижает эффективность. Кроме этого, в перечисленных методах пассивация производится аморфным кремнием, что в свою очередь может вызвать эпитаксиальный рост на поверхности подложки.

Известен солнечный элемент с гетеропереходом на основе кристаллического кремния (см. [6] KR 100847741, МПК H01L 31/04, опубликованный 23.07.2008), содержащий слой карбида кремния для уменьшения дефектов, а также контактной площади между слоем аморфного и кристаллического кремния. Пассивирующий слой может быть изготовлен из SiO2, SiC, SiNx и собственного аморфного кремния. К недостаткам солнечного элемента можно отнести отсутствие рельефной поверхности кристаллического кремния с обеих сторон и обусловленное этим слабое рассеяние поступающего излучения.

В заявке США (см. [7] US 20090250108, МПК H01L 31/0224, опубликованной 08.10.2009) описана двухсторонняя структура на основе подложки из кристаллического кремния n-типа и нанесенных последовательно на обе стороны слоев карбида кремния, аморфного кремния p(n)-типа, проводящего слоя (ITO), Ag электродов в виде сетки на фронтальной и тыльной сторонах подложки. К недостаткам данного солнечного элемента можно отнести отсутствие с обеих сторон нелегированного слоя аморфного гидрогенизированного кремния: его функцию выполняет карбид кремния, который является более дефектным материалом.

В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) выбрана заявка РСТ (см. [8] WO 2014148443 (А1), МПК H01L 31/0236, опубликованная 25.09.2014). Известный солнечный элемент содержит монокристаллическую подложку кремния, текстурированную с двух сторон, на которые нанесен слой аморфного кремния толщиной 2-3 нм, на одном из слоев аморфного кремния нанесен слой легированного аморфного кремния p-типа толщиной 10-30 нм, а на другом слое аморфного кремния нанесен слой легированного аморфного кремния n-типа толщиной 10-30 нм.

Сущность изобретения

Задачей заявляемого изобретения является создание солнечного элемента, характеризующегося улучшенной пассивацией поверхности кристаллической пластины кремния, повышенным напряжением холостого хода солнечного элемента и, как следствие, увеличенной эффективностью.

Техническим результатом является улучшенная пассивация поверхности за счет предотвращения частичного эпитаксиального роста во время нанесения слоя аморфного кремния толщиной 2-5 нм на кристаллическую подложку, что в свою очередь ведет к увеличению напряжения холостого хода и, как следствие, эффективности преобразования солнечного излучения.

Для решения поставленной задачи и достижения заявленного результата предлагается солнечный элемент, включающий кристаллическую подложку из кремния n-типа (n)c-Si ориентации (100) с фронтальной и тыльной поверхностями.

Над фронтальной поверхностью последовательно расположены:

a. промежуточный слой аморфного гидрогенизированного карбида кремния в виде твердого раствора,

b. нелегированный слой аморфного гидрогенизированного кремния (i)a-Si:H,

c. p-легированный слой аморфного гидрогенизированного кремния (р)а-Si:H,

d. слой оксида индия-олова ITO,

e. серебренная контактная сетка,

над тыльной поверхностью последовательно расположены:

f. промежуточный слой аморфного гидрогенизированного карбида кремния в виде твердого раствора,

g. нелегированный слой аморфного гидрогенизированного кремния (i)a-Si:H,

h. n-легированный слой аморфного гидрогенизированного кремния (n)а-Si:H,

i. слой оксида индия-олова ITO,

j. слой серебра Ag.

Для реализации настоящего решения может использоваться кристаллическая подложка из кремния n-типа (n)c-Si толщиной от 80 до 250 мкм.

Для реализации настоящего решения может использоваться промежуточный слой аморфного гидрогенизированного карбида кремния с формулой (i)a-SixCx-1:H, где 0,8<x<0,90, толщиной 0,5-2 нм.

Для реализации настоящего решения может использоваться нелегированный слой аморфного гидрогенизированного кремния (i)a-Si:H толщиной от 2 до 5 нм.

Для реализации настоящего решения может использоваться p-легированный слой аморфного гидрогенизированного кремния (p)a-Si:H толщиной от 5 до 20 нм, при этом в качестве легирующего элемента может быть использован бор В.

Для реализации настоящего решения может использоваться слой оксида индия-олова ITO толщиной 90-110 нм на фронтальной поверхности и толщиной от 40 до 80 нм на тыльной поверхности.

Для реализации настоящего решения может использоваться n-легированный слой аморфного гидрогенизированного кремния (n)a-Si:H, легированный фосфором Р.

Для реализации настоящего решения может использоваться n-легированный слой аморфного гидрогенизированного кремния (n)a-Si:H толщиной от 10 до 20 нм на тыльной поверхности.

Для реализации настоящего решения может использоваться слой серебра Ag толщиной от 100 до 300 нм.

Для реализации настоящего решения может использоваться текстура в виде пирамид на фронтальной и тыльной поверхностях кристаллической подложки.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 изображена структура солнечного элемента.

На фиг. 2 - время жизни гладкой подложки кремния с наличием карбидного слоя и без него.

На фиг. 3 - время жизни текстурированной подложки кремния с наличием карбидного слоя и без него.

Осуществление изобретения

Солнечный элемент включает в себя кристаллическую подложку (1) кремния n-типа (n)c-Si ориентации (100), на обеих сторонах которой последовательно нанесен слой аморфного гидрогенизированного карбида кремния (2) в виде твердого раствора SixCx-1:H, где 0,8<x<0,90 толщиной 0,5-2 нм, нелегированный слой аморфного гидрогенизированного кремния (3) толщиной 2-5 нм, затем на фронтальной стороне (со стороны излучения) нанесен p-легированный слой (4) аморфного гидрогенизированного кремния толщиной 5-20 нм (для легирования используется газ В(СН3)32), слой оксида-олова ITO (6) толщиной 90-110 нм, серебренная контактная сетка 7. На тыльной стороне кристаллической подложки последовательно нанесен n-легированный слой аморфного гидрогенизированного кремния (5) толщиной 10-20 нм (для легирования используется газ РН32), слой оксида-олова ITO (8) толщиной 40-80 нм, слой серебра (9) толщиной 100-300 нм. Фотопреобразующая структура 1-5 под воздействием света разделяет электрический заряд и генерирует электричество. Кристаллическая подложка (1) толщиной 80-250 мкм является материалом, в котором происходит основное поглощение света, она занимает значительную часть солнечного элемента.

Ориентация (100) кремниевой подложки обладает наилучшей эффективностью, т.к. при щелочном травлении подложки с ориентацией (111), например, образуются слишком острые пирамиды.

Когда свет падает на солнечный элемент, он поглощается в основном в кристаллической подложке и в результате в ней генерируются электронно-дырочные пары. В основном за счет диффузии дырки направляются к p-области, а электроны - к n-области.

Использование в настоящем решении буферного (промежуточного) слоя аморфного гидрогенизированного карбида кремния толщиной менее 2 нм позволяет избежать процесса эпитаксии, характерного при использовании промежуточного слоя аморфного гидрогенизированного кремния. В свою очередь предотвращение процесса эпитаксиального роста кристаллического кремния позволяет обеспечить высокий уровень пассивации кремниевой подложки, а следовательно, и эффективности работы солнечного элемента.

Непосредственно перед процессом осаждения кремниевых слоев проводится снятие окисла с поверхностей кремниевой подложки. При этом в процессе роста аморфного кремния на данную подложку возможен процесс эпитаксии. Т.е. вместо роста аморфного кремния на подложке частично происходит рост кристаллического кремния, что не обеспечивает должного уровня пассивации кремниевой подложки. Для предотвращения процесса эпитаксии перед осаждением аморфного кремния используется буферный слой толщиной меньше 2 нм. В качестве методики оценки качества пассивации поверхности кремниевой пластины может служить измерение времени жизни запассивированной кремниевой подложки неосновных носителей заряда. На фиг. 2 представлен график зависимости времени жизни от концентрации неосновных носителей заряда. Время жизни неосновных носителей заряда гладкой пластины без наличия буферного слоя карбида кремния равно 117 мсек, а с данным слоем - 3410 мсек. В случае текстурированной пластины эффект выражен слабее, но также имеет место быть: 899 мсек и 1342 мсек без и с наличием слоя карбидного кремния соответственно (фиг. 3).

1. Солнечный элемент, включающий кристаллическую подложку из кремния n-типа (n)c-Si ориентации (100) с фронтальной и тыльной поверхностями, над фронтальной поверхностью последовательно расположены:
a. промежуточный слой аморфного гидрогенизированного карбида кремния в виде твердого раствора,
b. нелегированный слой аморфного гидрогенизированного кремния (i)a-Si:H,
c. p-легированный слой аморфного гидрогенизированного кремния (p)a-Si:H,
d. слой оксида индия-олова ITO,
e. серебренная контактная сетка,
а над тыльной поверхностью последовательно расположены:
f. промежуточный слой аморфного гидрогенизированного карбида кремния в виде твердого раствора,
g. нелегированный слой аморфного гидрогенизированного кремния (i)a-Si:H,
h. n-легированный слой аморфного гидрогенизированного кремния (n)a-Si:H,
i. слой оксида индия-олова ITO,
j. слой серебра Ag.

2. Солнечный элемент по п. 1, отличающийся тем, что кристаллическая подложка из кремния n-типа (n)c-Si имеет толщину от 80 до 250 мкм.

3. Солнечный элемент по п. 1, отличающийся тем, что промежуточный слой аморфного гидрогенизированного карбида кремния задается формулой (i)a-SixCx-1:H, где 0,8<x<0,90.

4. Солнечный элемент по п. 3, отличающийся тем, что промежуточный слой аморфного гидрогенизированного карбида кремния (i)a-SixCx-1:H имеет толщину от 0,5 до 2 нм.

5. Солнечный элемент по п. 1, отличающийся тем, что нелегированный слой аморфного гидрогенизированного кремния (i)a-Si:H имеет толщину от 2 до 5 нм.

6. Солнечный элемент по п. 1, отличающийся тем, что p-легированный слой аморфного гидрогенизированного кремния (p)a-Si:H имеет толщину от 5 до 20 нм.

7. Солнечный элемент по п. 6, отличающийся тем, что в качестве легирующего элемента для р-легированного слоя аморфного гидрогенизированного кремния (p)a-Si:H используется бор В.

8. Солнечный элемент по п. 1, отличающийся тем, что слой оксида индия-олова ITO на фронтальной поверхности имеет толщину 90-110 нм.

9. Солнечный элемент по п. 1, отличающийся тем, что в качестве легирующего элемента для n-легированного слоя аморфного гидрогенизированного кремния (n)a-Si:H используется фосфор Р.

10. Солнечный элемент по п. 1, отличающийся тем, что n-легированный слой аморфного гидрогенизированного кремния (n)a-Si:H на тыльной поверхности имеет толщину от 10 до 20 нм.

11. Солнечный элемент по п. 1, отличающийся тем, что слой оксида индия-олова ITO на тыльной поверхности имеет толщину от 40 до 80 нм.

12. Солнечный элемент по п. 1, отличающийся тем, что слой серебра Ag имеет толщину от 100 до 300 нм.

13. Солнечный элемент по любому из пп. 1-10, отличающийся тем, что на фронтальной и тыльной поверхностях кристаллической подложки нанесена текстура.

14. Солнечный элемент по любому из пп. 1-10, отличающийся тем, что на фронтальной и тыльной поверхностях кристаллической подложки нанесена текстура в виде пирамид.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано для преобразования солнечной энергии в электроэнергию. Согласно изобретению предложено фотоэлектрическое устройство (1), содержащее солнечный концентратор (2), имеющий кольцеобразную форму, в свою очередь содержащий внешний проводник (3), расположенный вдоль внешней части кольца; внешнюю люминесцентную пластину (22), имеющую трапециевидный профиль и имеющую внешнюю периферийную приемную поверхность, выполненную с возможностью приема светового излучения, падающего и приходящего от проводника (3); внутреннюю люминесцентную пластину (21), расположенную вдоль внутренней части кольца и имеющую трапециевидный профиль; наноструктурный полупроводниковый слой (23), лежащий между двумя пластинами (21, 22) таким образом, что большие основания соответствующих трапециевидных профилей обращены к нему, причем упомянутый полупроводниковый слой (23) выполнен с возможностью приема излучения, переданного внешней и внутренней пластинами (21, 22), и реализации фотоэлектрического эффекта; средство (3, 5) передачи, выполненное с возможностью сбора и концентрации падающего светового излучения на упомянутой периферийной приемной поверхности.

Изобретение относится к области гелиоэнергетики и касается конструкции фотоэлектрического модуля космического базирования. Фотоэлектрический модуль включает в себя нижнее защитное покрытие, на котором с помощью полимерной пленки закреплены кремниевые солнечные элементы с антиотражающим покрытием, и расположенное над лицевой поверхностью солнечных элементов верхнее защитное покрытие, которое скреплено с солнечными элементами промежуточной пленкой из оптически прозрачного полимерного материала.

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.

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.

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.

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.

Настоящее изобретение относится к технологии термофотоэлектрических преобразователей с микронным зазором (MTPV) для твердотельных преобразований тепла в электричество.

Использование: для изготовления модульных (гибридных) оптико-электронных наблюдательных и регистрирующих приборов различных спектров действия, предназначенных для эксплуатации в условиях низкой освещенности.

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 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.

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.

Изобретение относится к полупроводниковой электронике и может быть использовано для создания солнечных элементов. Метаморфный фотопреобразователь включает подложку (1) из GaAs, метаморфный буферный слой (2) и по меньшей мере один фотоактивный p-n-переход (3), выполненный из InGaAs и включающий базовый слой (4) и эмиттерный слой (5), слой (6) широкозонного окна из In(AlxGa1-x)As, где x=0,2-0,5, и контактный субслой (7) из InGaAs. Метаморфный фотопреобразователь, выполненный согласно изобретению, имеет повышенные величину фототока и КПД. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Солнечный концентраторный модуль (1) содержит боковые стенки (2), фронтальную панель (3) с линзами (4) Френеля на внутренней стороне фронтальной панели (3), тыльную панель (9) с фоконами (6) и солнечные элементы (7), снабженные теплоотводящими основаниями (8). Теплоотводящие основания (8) прикрепляют солнечные элементы (7) к тыльной стороне (9) тыльной панели (5) так, что центр фотоприемной площадки (10) каждого солнечного элемента (7) лежит на одной оси с центром (11) соответствующей линзы Френеля и совпадает с фокусом этой линзы. Солнечный концентраторный модуль (1) имеет повышенную энергопроизводительность и улучшенную разориентационную характеристику. 5 з.п. ф-лы, 3 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.

Заявленное изобретение относится к технике преобразования световой энергии в электрическую и предназначено для преобразования световой энергии в электрическую. Заявленная оптопара содержит излучатель, фотоприемный элемент, закрепленные на корпусе, причем в качестве излучателя света использована шаровая лампа, в качестве фотоприемного элемента использована батарея солнечных элементов, корпус выполнен в виде трубы из диэлектрического материала, на внешней боковой поверхности которого имеются распределители потенциала. Заявленная оптопара дополнительно включает сферическую отражающую поверхность, имеющую отверстие в боковой поверхности в виде круга и линзу с эллипсоидальной поверхностью, причем сферическая отражающая поверхность, линза с эллипсоидальной поверхностью, шаровая лампа и батарея солнечных элементов расположены на одной оптической оси, совпадающей с осью корпуса. В одном торце корпуса расположена сферическая отражающая поверхность, линза с эллипсоидальной поверхностью и шаровая лампа, а во втором торце – батарея солнечных элементов. Шаровая лампа расположена в центре сферической отражающей поверхности, линза с эллипсоидальной поверхностью расположена в отверстии шаровой сферической поверхности. Внутренние поверхности сферической отражающей поверхности и корпуса имеют зеркальное покрытие, батарея солнечных элементов выполнена на основе многослойных структур, обеспечивающих каскадное преобразование оптического излучения шаровой лампы. Технический результат - увеличение мощности, электрической прочности и снижение потери энергии в оптопаре. 1ил.

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.

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.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для дистанционного беспроводного измерения различных физических величин, в частности температуры, давления, перемещения, магнитной индукции, ультрафиолетового излучения, концентрации газов и др., с помощью датчиков на поверхностных акустических волнах (ПАВ) при их облучении радиоимпульсами. Вторично отраженные от ВШП ПАВ, которые возникают из-за отражений ПАВ от приемопередающего ВШП и вторично от них отражаются, затем вместе с первично отраженными ПАВ через приемопередающую антенну попадают на считыватель. Производят Фурье-преобразование частотной зависимости комплексного коэффициента отражения антенны считывателя и получают импульсный отклик датчика ПАВ, содержащий вторичные пики отражения от опорного отражательного ВШП, отражательного ВШП, нагруженного на импеданс, величина которого зависит от измеряемой физической величины, или этот ВШП не нагружен, но перед ним может быть расположена пленка, параметры которой зависят от измеряемой физической величины, далее определяют временное положение полученных пиков и отношение амплитуд этих пиков, которые пропорциональны квадрату коэффициента отражения ПАВ от ВШП, а также удвоенному затуханию ПАВ под пленкой, если она расположена перед отражательным ВШП, а расстояние между вторично отраженными ПАВ импульсами удваивается. Технический результат заключается в повышении точности измерения физических величин за счет учета вторичных отражений ПАВ. 1 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к области преобразования солнечной энергии в электрическую в тонкопленочных полупроводниковых солнечных элементах. Способ контроля структурного качества тонких пленок для светопоглощающих слоев солнечных элементов заключается в том, что регистрируют излучение пленок при импульсном лазерном возбуждении, при этом уровень возбуждения устанавливают в диапазоне 10-200 кВт/см2 для возникновения стимулированного излучения с полушириной спектра Δλ~10 нм, и сравнивают интенсивности и полуширины спектров стимулированного излучения для определения относительного структурного качества пленок. Технический результат заключается в упрощении контроля структурного качества тонких пленок для светопоглощающих слоев солнечных элементов. 4 ил.

Изобретение относится к области электроники и может быть использовано при конструировании солнечных элементов, которые используются в энергетике, космических и военных технологиях, горнодобывающей, нефтеперерабатывающей, химической отраслях промышленности и др. Солнечный элемент согласно изобретению включает кристаллическую подложку из кремния n-типа с-Si ориентации с фронтальной и тыльной поверхностями, над фронтальной поверхностью последовательно расположены: промежуточный слой аморфного гидрогенизированного карбида кремния в виде твердого раствора; нелегированный слой аморфного гидрогенизированного кремния a-Si:H; р-легированный слой аморфного гидрогенизированного кремния a-Si:H; слой оксида индия-олова ; серебренная контактная сетка. При этом над тыльной поверхностью последовательно расположены: промежуточный слой аморфного гидрогенизированного карбида кремния в виде твердого раствора; нелегированный слой аморфного гидрогенизированного кремния a-Si:H; n-легированный слой аморфного гидрогенизированного кремния a-Si:H; слой оксида индия-олова ITO; слой серебра Ag. Изобретение позволяет улучшить пассивацию поверхности за счет предотвращения частичного эпитаксиального роста во время нанесения слоя аморфного гидрогенизированного кремния толщиной 2-5 нм на кристаллическую подложку, что в свою очередь ведет к увеличению напряжения холостого хода и, как следствие, эффективности преобразования солнечного излучения. 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх