Способ контроля структурного качества тонких плёнок для светопоглощающих слоёв солнечных элементов и устройство для его реализации



Способ контроля структурного качества тонких плёнок для светопоглощающих слоёв солнечных элементов и устройство для его реализации
Способ контроля структурного качества тонких плёнок для светопоглощающих слоёв солнечных элементов и устройство для его реализации
Способ контроля структурного качества тонких плёнок для светопоглощающих слоёв солнечных элементов и устройство для его реализации

 

H01L31/00 - 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 2631237:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского Отделения Российской академии наук (RU)
Государственное научное учреждение "Институт физики имени Б.И. Степанова Национальной академии наук Беларуси" (BY)
Государственное научно-производственное объединение "Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению" (BY)

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 преобразования солнечной энергии в электрическую в тонкопленочных полупроводниковых солнечных элементах, а именно к оценке структурного качества базового светопоглощающего слоя (Cu(In,Ga)Se2, CdTe, Cu2ZnSnS4) тонкопленочного солнечного элемента и выбору тонких пленок для фотовольтаических применений.

Известен способ оценки структурного качества тонкой пленки для светопоглощающего слоя солнечного элемента, включающий источник возбуждающего излучения, спектральный селектор излучения пленки, тестируемую тонкую пленку, представляющую собой тонкий монокристаллический эпитаксиальный слой GaN или InGaN, криостат для поддержания низкой температуры образца и систему регистрации спектров фотолюминесценции пленки [1]. Оценка структурного качества при низком уровне оптического возбуждения производится по интенсивности экситонной полосы излучения полупроводникового материала эпитаксиального слоя. Данный способ применим для оценки качества монокристаллических эпитаксиальных пленок, у которых возможно обнаружение при криогенных температурах экситонной полосы излучения. Для оценки качества поликристаллических пленок этот метод плохо подходит вследствие отсутствия в них отдельной экситонной полосы излучения.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ, использующий фотолюминесцентную спектроскопию с временным разрешением для определения времен жизни неравновесных носителей заряда в поликристаллической пленке [2]. Этот способ требует применения, кроме источника возбуждения люминесценции и спектрального селектора излучения фотолюминесценции, дорогостоящих быстрого фотодетектора и скоростного осциллографа для регистрации времен затухания люминесценции в наносекундном диапазоне.

Задачей изобретения является упрощение контроля структурного качества тонкой пленки для поглощающего слоя солнечного элемента.

Поставленная задача решается следующим образом.

Способ контроля структурного качества тонких пленок для светопоглощающих слоев солнечных элементов, заключающийся 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.

Способ реализуется с помощью устройства.

Устройство контроля структурного качества тонких пленок для светопоглощающих слоев солнечных элементов, содержащее импульсный возбуждающий лазер, пленку и спектральный прибор, содержит оптически связанные линзу, фокусирующую возбуждающее лазерное излучение на поверхность данной пленки, линзу, собирающую излучение на входную щель спектрального прибора, на выходе которого установлен медленный фотодетектор, электрически связанный с компьютером.

Сущность изобретения поясняется фигурами 1-4, где:

фиг. 1 - схема устройства для контроля структурного качества тонких пленок для светопоглощающих слоев солнечных элементов, где:

1 - импульсный возбуждающий лазер, 2 - линза, 3 - пленка, 4 - линза, 5 - спектральный прибор, 6 - медленный фотодетектор, 7 - компьютер;

фиг. 2 - пленка Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) на стеклянной подложке, облученная протонами с различной энергией;

фиг. 3 - спектры излучения необлученной и облученной протонами с различной энергией пленки CIGS при Т=20 К при возбуждении непрерывным излучением лазера с λ=532 нм и Iвозб=3 Вт/см2 (низкий уровень возбуждения);

фиг. 4 - спектры излучения (в полулогарифмическом масштабе) необлученной и облученной протонами пленки CIGS при Т=20 К при возбуждении импульсным излучением азотного лазера с Iвозб=95 кВт/см2 (высокий уровень возбуждения).

Излучение возбуждающего импульсного лазера 1 (фиг. 1), сфокусированное линзой 2 на поверхность тонкой пленки 3, поглощаемое в материале пленки, возбуждает в ней рекомбинационное спонтанное или стимулированное излучение. Излучение пленки 3 с помощью линзы 4 собирается на входную щель (позиция не указана) спектрального прибора 5, на выходе которого установлен медленный фотодетектор 6 (ФЭУ, фотодиод или ПЗС-линейка), электрически связанный с компьютером 7, для регистрации интегральных по времени спектров излучения пленки. Опыт показывает [3-5], что при увеличении интенсивности возбуждающего излучения на поверхности пленки сначала происходит значительное (на несколько десятков нанометров) коротковолновое смещение спектра спонтанного излучения пленки, соответствующее заполнению неравновесными носителями заряда локализованных состояний в хвостах зон проводимости и валентной, при дальнейшем увеличении уровня возбуждения наблюдается остановка коротковолнового смещения, свидетельствующая о достижении неравновесными носителями высокой плотности состояний в зонах, соответствующей межзонной излучательной рекомбинации свободных носителей заряда. Стимулированное излучение наблюдается в пленке уже после остановки коротковолнового смещения спектра ее излучения, т.е. при более высоких интенсивностях возбуждающего излучения, при этом важно то, что оно обусловлено излучательной рекомбинацией именно свободных носителей заряда. Стимулированное излучение прямо показывает способность неравновесных носителей заряда в конкретной пленке оставаться свободными в течение времени межзонной излучательной рекомбинации и принимать участие в создании фотовольтаического тока (а не быть пространственно-локализованными центрами безызлучательной рекомбинации или центрами близкраевой излучательной рекомбинации). Поэтому интенсивность возбуждающего излучения устанавливается на достаточно высоком уровне в диапазоне 10-200 кВт/см2, чтобы проявилось стимулированное излучение, т.е. произошли остановка коротковолнового смещения и сужение спектров излучения сравниваемых пленок. Затем при фиксированном уровне возбуждения регистрируются спектры излучения для серии сравниваемых пленок. Лучшим кристаллическим качеством будут обладать пленки с большей интенсивностью и более узким спектром стимулированного излучения вследствие меньшей скорости захвата в этих пленках свободных неравновесных носителей заряда пространственно-локализующими эти носители центрами безызлучательной и близкраевой излучательной рекомбинации, препятствующими участию свободных носителей заряда в создании фотовольтаического тока.

Описанный способ позволяет селектировать пленки, пригодные для фотовольтаических применений, по их структурному качеству еще до формирования последующих слоев солнечного элемента, а не в составе уже готового солнечного элемента, что позволяет избежать избыточных технологических операций в производстве. При этом отпадает необходимость использования быстрых фотоприемников (фотодиодов, фотоэлектронных умножителей) с наносекундным временным разрешением и скоростных осциллографов для регистрации коротких времен затухания фотолюминесценции.

В предлагаемом способе необходимы импульсный лазер для возбуждения ФЛ, спектральный прибор, фотодетектор и компьютер. Для контроля структурного качества светопоглощающего слоя полупроводникового солнечного элемента предлагается принудительно переключать механизм рекомбинационного излучения в пленках за счет заполнения (насыщения) состояний с малой энергетической плотностью вблизи края запрещенной зоны от близкраевого спонтанного через состояния примесей и дефектов при низком уровне возбуждения к межзонному спонтанному или стимулированному излучению при высоком уровне возбуждения, т.е. перейти из режима излучательной и безызлучательной рекомбинации через центры в запрещенной зоне при низком уровне возбуждения к преобладающей межзонной спонтанной излучательной рекомбинации или стимулированному излучению при высоком уровне возбуждения. Такое принудительное переключение механизма излучательной рекомбинации на межзонную позволяет исключить влияние на интенсивность и полуширину спектра излучения центров близкраевой излучательной рекомбинации, которые создаются в процессе роста или послеростовой обработки пленки. Спонтанное или стимулированное излучение, происходящее в результате межзонной излучательной рекомбинации свободных неравновесных носителей заряда, является весьма чувствительным к дефектному составу пленки, так как концентрации пространственно-локализованных безызлучательных центров и локализованных центров близкраевой излучательной рекомбинации оказывают непосредственное влияние на концентрацию свободных носителей заряда. В менее дефектной пленке интенсивность межзонного спонтанного или стимулированного излучения должна быть больше при одинаковом уровне возбуждения. Более узкий спектр спонтанного или стимулированного излучения соответствует более резкому (менее размытому) краю поглощения пленки (резкому изменению плотности состояний для неравновесных носителей заряда), т.е. более высокому кристаллическому качеству материала пленки. Следовательно, относительная интенсивность и полуширина спектра межзонного спонтанного или стимулированного излучения тонкой пленки для светопоглощающего слоя солнечного элемента при высоком уровне возбуждения могут являться критерием ее структурного качества.

Пример. Для получения пленок разного структурного качества можно в уже готовой пленке для солнечного элемента, например, CIGS, создать дополнительную различную концентрацию дефектов, облучив ее, например, протонами с различной энергией. В конкретном примере облучение производилось протонами с энергиями 2.5, 5 и 10 кэВ при дозе облучения 5×1016 см-2 (фиг. 2). По сути эффект протонного облучения сводится к образованию в пленках CIGS радиационно-индуцированных дефектов, одна часть которых является безызлучательными центрами, а другая часть - центрами близкраевой излучательной рекомбинации через пространственно-локализованные энергетические состояния вблизи краев разрешенных зон. Для тестирования пленок CIGS низкий уровень возбуждения фотолюминесценции (3 Вт/см2) обеспечивался применением непрерывного твердотельного лазера с длиной волны излучения λ=532 нм. Из спектров спонтанного излучения при низком уровне оптического возбуждения видно (фиг. 3), что при изменении энергии облучающих протонов изменяется и соотношение концентраций излучательных и безызлучательных центров, что отражается в изменении интенсивности в максимуме спектра близкраевого излучения. При увеличении энергии облучающих протонов возрастает относительный вклад длинноволнового крыла спектра излучения пленки, что свидетельствует об увеличении вклада глубоких излучающих состояний в общее излучение пленки. При малых энергиях протонов 2.5 кэВ (кривая б) наблюдается почти четырехкратное увеличение интенсивности близкраевого излучения пленки по сравнению с необлученной пленкой (кривая а), что указывает на образование не только безызлучательных, но и излучательных центров при такой энергии протонов. Затем при 5 кэВ (кривая в) и еще более при 10 кэВ (кривая г) интенсивность близкраевого излучения падает, оставаясь выше интенсивности излучения необлученной пленки, при смещении максимума спектра излучения в длинноволновую область, что также свидетельствует об увеличении вклада глубоких излучающих центров в излучение пленки и повышении роли безызлучательной рекомбинации в облучаемой более высокоэнергетическими протонами области. На фиг. 3 видно, что по мере увеличения энергии облучающих протонов от 2.5 кэВ соотношение концентраций радиационно-индуцированных излучательных и безызлучательных центров изменяется в пользу последних. Интенсивность близкраевого излучения пленки CIGS при низком уровне возбуждения немонотонно зависит от энергии облучающих протонов, понятно также, что она может быть как больше, так и меньше интенсивности излучения необлученной пленки, т.е. сравнение интенсивностей близкраевого излучения пленок не позволяет однозначно связать их со структурным качеством пленок.

При высоких уровнях возбуждения в десятки кВт/см2, когда создаются концентрации неравновесных носителей, значительно превышающие концентрацию дефектов, происходит насыщение неравновесными носителями заряда радиационно-индуцированных центров, через которые происходят безызлучательная рекомбинация и близкраевая излучательная рекомбинация при низком уровне возбуждения, а возникающее спонтанное или стимулированное излучение является уже краевым, т.е. соответствующим излучательным межзонным переходам свободных неравновесных носителей заряда между зонами проводимости и валентной, и становится доминирующим в спектре излучения пленки CIGS (фиг. 4). Высокий уровень возбуждения обеспечивался применением импульсного азотного лазера (длина волны излучения λ=337.1 нм, длительность импульса τи=8 нс, частота повторения импульсов f=525 Гц, интенсивность возбуждающего излучения Iвозб=95 кВт/см2).

Спектры излучения CIGS при высоком уровне возбуждения смещены в коротковолновую сторону по сравнению со спектрами при низком уровне возбуждения более чем на 30 нм, что обусловлено преобладанием краевого излучения CIGS при высоком уровне. Из спектров излучения пленок при высоком уровне возбуждения видно, что дефектообразование при облучении протонами проявляется в том, что при одних и тех же уровнях возбуждения интенсивность излучения в максимуме полосы электронно-дырочной плазмы монотонно уменьшается при увеличении энергии протонов, а полуширина спектра увеличивается. Это однозначно указывает на то, что с увеличением энергии протонов концентрация безызлучательных центров в приповерхностной области пленки увеличивается и их влияние именно на свободные носители заряда в разрешенных зонах, рекомбинация которых и приводит к стимулированному излучению, возрастает.

Пробеги ионов Н+ с энергиями 2.5, 5.0 и 10 кэВ в CIGS составляют ~70, 120 и 200 нм. Коэффициент межзонного поглощения для пленки CIGS составляет ~105 см-1, т.е. длина поглощения в материале CIGS (соответствующая убыванию интенсивности падающего света в е раз) составляет ~100 нм. Спектры CIGS при высоких уровнях возбуждения хорошо согласуются с этими данными.

Применение высокого уровня возбуждения позволяет оценить суммарное влияние всех локализующих неравновесные носители заряда состояний, вызванных дефектами и примесями, на свободные неравновесные носители заряда, создаваемые в разрешенных зонах возбуждающим излучением и, таким образом, оценить структурное качество тонкой пленки для светопоглощающего слоя солнечного элемента. Для оценки качества пленок уровень импульсного лазерного возбуждения устанавливается достаточно высоким (~10-200 кВт/см2), чтобы наступило прекращение коротковолнового смещения спектра излучения пленки при увеличении интенсивности возбуждающего излучения, свидетельствующее о завершении перехода от близкраевого излучения к краевому излучению в CIGS, и произошло существенное сужение спектра излучения (до нескольких нанометров), свидетельствующее о наличии стимулированного излучения в пленке. При отсутствии стимулированного излучения в проверяемой пленке ее структурное качество принимается ниже того уровня, который необходим для ее фотовольтаических применений, и такая пленка отбраковывается и исключается из дальнейшего рассмотрения и сравнения с другими пленками. Пленки, в которых наблюдается стимулированное излучение, сравниваются между собой по интенсивности и полуширине спектра излучения. При этом лучшим структурным качеством будут обладать пленки с большей интенсивностью и более узким спектром стимулированного излучения.

На фиг. 4 видно, что интенсивность излучения пленок резко падает при увеличении энергии облучающих протонов и тогда, когда излучение является стимулированным (необлученная пленка (кривая д) и облученная с энергией протонов 2.5 кэВ (кривая е)), и тогда, когда оно становится спонтанным (облученная пленка с энергией протонов 5 (кривая ж) и 10 кэВ (кривая з)), оставаясь по своей природе межзонным, т.е. краевым (так как спектральное положение полосы излучения не изменяется). Таким образом, интенсивность в максимуме спектра краевого стимулированного или спонтанного излучения вместе с полушириной спектральной полосы излучения при высоком уровне возбуждения могут быть использованы в качестве критерия структурного качества тонкой пленки для светопоглощающего слоя солнечного элемента, несмотря на то, что интенсивность близкраевого излучения при низком уровне возбуждения немонотонно зависит от энергии протонов, т.е. от суммарной концентрации радиационно-индуцированных излучательных и безызлучательных центров. На фиг.4 видно, что полуширина полосы излучения при изменении структурного качества пленки может изменяться почти в 10 раз (от 6 до 56 нм), а интенсивность краевого излучения - более чем в 1000 раз. Это позволяет легко регистрировать даже небольшие различия в дефектном составе сравниваемых пленок и ранжировать их по структурному качеству.

Источники информации

1. Guillermo Santana-Rodriguez, Adolfo Mejia-Montero, Betsabee Marel Monroy-Pelaez, Maximo Lopez-Lopez, Yenny Lucero Casallas-Moreno, Manolo Ramirez-Lopez, Gerardo Contreras-Puente, Osvaldo de Melo-Pereira // Photoluminescence spectroscopy as a tool for quality control of GaN thin film to be used in solar cell devices // Materials Sciences and Applications, 2014, 5, p. 267-270.

2. Патент США US9075012.

3. И.E. Свитенков, В.Н. Павловский, Е.В. Луценко, Г.П. Яблонский, А.В. Мудрый // Стимулированное излучение в тонких пленках Cu(In,Ga)Se2 солнечных элементов // Полупроводниковые лазеры и системы: Материалы 10-го Белорусско-Российского семинара. 26-29 мая 2015 г., г. Минск, Беларусь, с. 235-237.

4. И.Е. Свитенков, В.Н. Павловский, Е.В. Луценко, Г.П. Яблонский, А.В. Мудрый, В.Д. Живулько // Стимулированное излучение в облученных протонами пленках Cu(In,Ga)Se2 для солнечных элементов // Материалы X Международной научно-технической конференции "Квантовая электроника" (КЭ'2015), 9-13 ноября 2015 г., г. Минск, Беларусь, с. 49-50.

5. М. Moret, О. Briot, В. Gil et al. // Proc. of SPIE. 2015. V. 9358, 93581 A1.

Способ контроля структурного качества тонких пленок для светопоглощающих слоев солнечных элементов, заключающийся 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.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к лазерной технике. Однопроходный гамма-лазер содержит материал активной среды в виде твердого вещества цилиндрической формы, с одной стороны которого установлена заглушка, и соленоид для создания сильного однородного продольного магнитного поля.

Изобретение относится к области создания источников когерентного гамма-излучения и может быть использовано в различных физических приложениях. Способ создания инверсной заселенности ядерных уровней в материале активной среды и инициирования однопроходного когерентного гамма-излучения включает в себя перевод некоторой доли ядер в возбужденное метастабильное состояние и заключается в том, что в качестве материала активной среды используется радионуклид, причем переход ядер из возбужденного метастабильного состояния осуществляется через гамма-излучение, в качестве материала активной среды используют радионуклид, в котором осуществляется бета-распад ядер вида X(A,Z)→Y(A,Z-1) с сохранением четности начального и промежуточного возбужденного состояний, радионуклид помещают в сильное продольное однородное магнитное поле такое, что уровни энергии материнских и дочерних ядер радионуклида приобретают в этом магнитном поле сверхтонкую энергетическую структуру с квантовыми характеристиками подуровней, обусловливающими избирательное ускорение процесса бета-распада для части материнских ядер и поддержание устойчивости промежуточных возбужденных состояний дочерних ядер, на время, не превышающее время жизни метастабильного состояния рабочего промежуточного уровня энергии дочерних ядер, но достаточное для создания необходимой инверсии заселенности этого уровня, инжектируют радиоимпульсы поперечного магнитного возбуждения в материал активной среды в следующей последовательности: подают π/2-радиоимпульс малой амплитуды, после окончания действия π/2-радиоимпульса следует четвертьпериод фазовой релаксации, по истечении четвертьпериода фазовой релаксации подают π-радиоимпульс малой амплитуды, после окончания действия π-радиоимпульса следует полупериод фазовой релаксации, по истечении полупериода фазовой релаксации подают короткий радиоимпульс большой амплитуды.

Способ возбуждения и регистрации оптических фононов включает в себя нанесение на острие иглы кантилевера АСМ слой активного материала. В нём производят возбуждение активирующим импульсом фемтосекундного лазера оптических фононов.

Использование: для получения когерентного излучения. Сущность изобретения заключается в том, что способ получения когерентного излучения, основанный на явлении вынужденных квантовых переходов, включает внешнее воздействие на активную квантовую систему с инверсной населенностью состояний резонансным излучением и в качестве активной среды применяют специально выбранные двух- или трехатомные молекулярные соединения, обладающие следующим отличительным свойством: атомное ядро, которое может быть образовано при полном слиянии ядер всех атомов, входящих в состав рассматриваемых молекул, должно иметь возбужденное резонансное состояние при энергии, близкой к полной энергии молекулярной системы; другими словами, энергия ядерного резонанса должна быть близка к порогу развала ядра на фрагменты, представляющие собой ядра атомов, образующих данную молекулу.

Изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано в бортовых приемно-передающих терминалах лазерных систем передачи информации космических и летательных аппаратов.

Изобретение относится к ядерной и экспериментальной физике и может быть использовано в физике и технике прямого зажигания мишеней инерциального термоядерного синтеза.

Изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано для получения направленного импульсного пучка когерентного гамма излучения. .

Изобретение относится к лазерам гамма-излучения и технике формирования мощных когерентных электронных пучков. .

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.

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.

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.

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.

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.

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).

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.

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.

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.

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.

Изобретение относится к области полупроводниковых приборов, а именно к изготовлению активных слоев солнечных модулей на основе монокристаллического или поликристаллического кремния. Солнечный модуль на основе кристаллического кремния включает пластину поликристаллического или монокристаллического кремния; пассивирующий слой в виде аморфного гидрогенизированного кремния, нанесенный на каждую сторону пластины кремния; р-слой в виде аморфного гидрогенизированного кремния, нанесенный на верхнюю сторону пассивирующего слоя; n-слой, нанесенный на нижнюю сторону пассивирующего слоя; токосъемные слои, нанесенные на р-слой и n-слой. В качестве n-слоя применяют металлические оксиды n-типа, полученного методом магнетронного распыления или методом атомного наслаивания, или методом газофазного осаждения при пониженном давлении. В качестве металлического оксида n-типа используют оксид цинка (ZnO) или SnО2, Fе2О3, TiΟ2, V2O7, МnO2, CdO и другие металлические оксиды n-типа. Изобретение позволяет повысить производительность процесса производства фотопреобразователей. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх