BG64069B1 - Полупроводников конструктивен елемент, по-специално елемент за слънчева батерия, както и метод за неговото производство - Google Patents

Полупроводников конструктивен елемент, по-специално елемент за слънчева батерия, както и метод за неговото производство Download PDF

Info

Publication number
BG64069B1
BG64069B1 BG103706A BG10370699A BG64069B1 BG 64069 B1 BG64069 B1 BG 64069B1 BG 103706 A BG103706 A BG 103706A BG 10370699 A BG10370699 A BG 10370699A BG 64069 B1 BG64069 B1 BG 64069B1
Authority
BG
Bulgaria
Prior art keywords
pyrite
semiconductor
structural element
boron
phosphorus
Prior art date
Application number
BG103706A
Other languages
English (en)
Other versions
BG103706A (bg
Inventor
VECCHIA Nunzio LA
Original Assignee
VECCHIA Nunzio LA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by VECCHIA Nunzio LA filed Critical VECCHIA Nunzio LA
Publication of BG103706A publication Critical patent/BG103706A/bg
Publication of BG64069B1 publication Critical patent/BG64069B1/bg

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264—Inorganic materials
    • H01L31/032—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only compounds not provided for in groups H01L31/0272 - H01L31/0312
    • H01L31/0321—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only compounds not provided for in groups H01L31/0272 - H01L31/0312 characterised by the doping material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264—Inorganic materials
    • H01L31/032—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only compounds not provided for in groups H01L31/0272 - H01L31/0312
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)

Abstract

Елементът (50) е с повишена ефективност, особено когато се използва като соларен елемент. Той включва поне един полупроводников основен материал (40), състоящ се поне от един слой очистен пирит (51),един слой бор (52) и един слой фосфор (53).

Description

Област на техниката
Изобретението се отнася до полупроводников конструктивен елемент, по-специално елемент за слънчева батерия (соларен елемент), с поне един полупроводников основен материал, състоящ се от моно- или поликристална структура, който поне отчасти се състои от пирит с химическото съединение FeS2 и който е очистен за постигане на определена степен на чистота.
Предшестващо състояние на техниката
Известни са множество полупроводникови конструктивни елементи или полупроводникови фотоелементи от този род, чрез които се използва вътрешен фотоефект от лъчистата енергия на слънцето или на светлина при коефициент на полезно действие, приблизително до 15%. Като полупроводников материал се използва предимно тънък силиций или монокристал галиев арсенит с р- и η-проводящи зони.
Известни са също тънкослойни елементи за слънчеви елементи, при които полупроводниковите слоеве се нанасят върху подложка чрез изпаряване или подобно с дебелина в микрометровия диапазон (1 до 50 цт). За тази цел за тези полупроводникови слоеве се използват материали като кадмиев сулфид, кадмиев телурид, меден сулфид или подобни. С тези полупроводникови конструктивни елементи обаче се постига кпд само около 5-8%. Те обаче имат едно полезно отношение мощносттегло и в сравнение със силициевите монокристали са съществено по-благоприятни за производство.
При елемент за слънчева батерия от този вид според публикация ЕР-А 0 173 642 е предвиден фотоактивен пиритен слой, съответстващ на химическата формула FeS^^, който има концентрация при нежелано онечистване < 1020 за cm3 и дотиране с манган (Мп) или арсен (As), респ. кобалт (Co) или хлор (С1). На практика е установено, че с елемент за слънчева батерия с този състав не може да се постигне желаната ефективност.
Техническа същност на изобретението
Задачата на настоящото изобретение е да се създаде полупроводников елемент, поспециално елемент за слънчева батерия (соларен елемент) от посочения вид, чрез който при слънчево или светлинно лъчение се постига повисок кпд. Освен това с този полупроводников конструктивен елемент производствените разходи трябва да са толкова по-ниски, че произведеният слънчев елемент да е подходящ като масов артикул. Друга цел на изобретението е да се използва полупроводников материал, който да е лек и благоприятен за околната среда.
Задачата на изобретението е решена като състоящият се поне частично от пирит в химическото съединение FeS2 основен материал-полупроводник е свързан или дотиран поне с бор и/или фосфор.
При едно предпочитано изпълнение основният материал-полупроводник е произведен поне от един слой пирит, с добавени към него елементи бор и фосфор. С това използване, по-специално за елемент за слънчева батерия, се получава оптимален и много ефективен състав.
С този полупроводников конструктивен елемент съгласно изобретението може да се произведе елемент за слънчева батерия, който в сравнение с всички известни има повишена ефективност. Използваният като полупроводников материал пирит има предимството, че се получава като естествен материал, или че може също така да се произведе като синтетичен материал. Производствените разходи могат да се запазят в такива рамки, че поради повишената ефективност се получава изгодно използване.
Пояснения за приложените фигури
Примери за изпълнение на изобретението, както и други предимства се обясняват поподробно с приложените фигури, от които:
фигура 1 представлява схематичен напречен разрез през полупроводниковия конструктивен елемент съгласно изобретението в увеличено изображение;
фигура 2 - схематично изображение на енергийното разделяне на Fe,d-състояния в осмостенно и деформирано осмостенно поле на свързани атоми на пирит;
фигура 3 - схематичен напречен разрез през полупроводников конструктивен елемент съгласно изобретението с нееднороден преход в увеличено изображение, и фигура 4 - схематично изображение на енергийните зони при нееднороден преход на полупроводников конструктивен елемент съгласно изобретението.
Примери за изпълнение на изобретението
На фигура 1 е показан схематично полупроводников конструктивен елемент 10 съгласно изобретението, който по-специално е изпълнен като елемент на слънчева батерия. Този полупроводников конструктивен елемент 10 в настоящия пример се състои от многослойна структура и може например, заедно с известен брой от разположени един до друг елементи, да бъде капселован в метален корпус, изпълнен като панел, което не е представено в подробности. Елементът за слънчева батерия за предпочитане има покриваща плоча от прозрачен материал, например стъклен слой 11 или подобен, чрез което този елемент е цялостно защитен срещу механични силови въздействия, като удари и др., срещу влага и/или атмосферни влияния. Ламинатен слой 12, например от смола, го обгражда заедно с разположен върху долната страна изолатор 14, например изпълнен като керамична плоча, така че вътрешността на соларния елемент е затворена и поради това е непроницаема за влага, вода и други вредни фактори.
Съгласно изобретението полупроводниковият основен материал 20 се състои от пирит или железен пирит, който има химически състав FeS2. Полупроводниковият основен материал 20 е свързан или дотиран поне с бор или фосфор, при което в показания пример полупроводниковият основен материал се състои от FeSj-слой 20.
Този полупроводников конструктивен елемент 10, изпълнен като твърдотелен елемент, се поставя заедно с един слой от полупроводников основен материал 20, произведен от очистен пирит, един слой фосфор 21 и един слой бор 22. Слоевете от фосфор 21 и от бор 22 при това са отложени по такъв начин вър ху горните повърхности на пиритния слой 20, че между полупроводниковия основен материал и фосфора (Р), респ. бора (В), е установена връзка в смисъл на дотиране. За предпочитане тези пластове фосфор 21 и бор 22, съответно, са отложени с много тънка дебелина от няколко μ по описания по-нататък метод.
Така се получава желаният начин на функциониране на полупроводниковия конструктивен елемент 10, изпълнен като соларен елемент, чрез който при облъчване на слънчева светлина се генерира електрически ток, който се извлича по известен начин в разположените отгоре и отдолу проводящи материали 13 и 15, при което проводящият материал 15 е екраниран от изолатор 14. Тези проводящи материали са свързани през непоказани подробно проводници с консуматор или подобен.
На фиг. 1 е представен соларен елемент с опростена конструкция съгласно изобретението. Проводящите материали и полупроводящите слоеве могат да бъдат изпълнени в различни конфигурации и в различно количество.
Полупроводниковият конструктивен елемент може да се използва като соларен елемент за различни изпълнения, например за много малки елементи, като джобни калкулатори, също като соларни елементи за отопление на къщи и големи съоръжения, чрез които, поспециално слънчевата енергия, се преобразува в електрически ток.
Пиритът или железният пирит са естествено получавани камъни, като главно разпространеният сулфид, се извлича, например в Испания от хидротермичен рудничен басейн. Отделните кристали на пирит са с цвят на месинг или строителен разтвор и са много твърди, като твърдостта по Mohs е приблизително 6 до 6,5. Пиритът има коефициент на термично удължение при 90 до 300 К 4,5 х 10’6 К’1 и при 300 до 500 К 8,4 х 10‘6 К’1. Съдържащото пирит химическо съединение FeS2 има елементарна клетка от 12 атома и дължина на хомогенната клетка от приблизително 5,41185 А. Типичната основна форма на външния вид на кристала на пирит е куб, кубична форма, пентагондодекаедър (правилен дванадесетоъгьлник) или октаедър (осмоъгълник). Друго предимство на този полупроводников елемент се състои в това, че пиритът има добра поносимост с околната среда.
По отношение на ефективността на този соларен елемент 10 съгласно изобретението, поспециално според общовалидните правила на квантовата механика, ефективни са фотоните, чиято енергия е равна на ширината на забранената зона и най-много е равна на енергийната разлика между долния край на зоната на валентната връзка и горния край на проводимата зона. Количеството на произведения товароносител в полупроводника зависи не само от енергията и броя на излъчените фотони на единица площ, но и от абсорбционния коефициент а на полупроводника. Пиритът в сравнение с традиционните полупроводникови материали, има много висок абсорбционен коефициент в края на зоната, при абсорбционен коефициент а > 10s cm·1 има стойност λ < 1 pm. С изпълнението на полупроводниковия елемент 10 съгласно изобретението е осъществено пълноценно оползотворяване на това свойство на пирита.
На фигура 2 е посочено енергийното разпределение на Fe,d-състояния, в осмостенно Oh и деформирано D3d осмостенно поле. При това се образува междина в зоната на полупроводниковия основен материал чрез разпределението на Fe, d-състояния, в заето t2| и незаето е състояние, при това тази междина в зоната достига до 0,7 eV или повече. Зоната на валентна връзка има ширина от 0,8 eV или повече и лежащата под тази стойност група е отделена чрез междина също от около 0,8 eV. Състоянията над проводимата зона имат своя произход в Fe 4s и 4р-състояния. В областта на молекулярно орбиталната теория енергийната междина се получава при пирит чрез разпределението на 3d-cbCTO4HHH на желязото в енергетично по-ниско заетите t^- и незаети е(-сьстояния. Разпределението се предизвиква чрез осемстенно поле на свързани атоми на сяра, което е леко деформирано и което води до по-нататъшно, но в случая несъществено разпределение на енергийното ниво.
На фигура 3 отново е показано в схематично изображение напречно сечение на полупроводников конструктивен елемент 50 съгласно изобретението, който е изпълнен поне от един горен слой пирит 51, който образува полупроводимия материал 40, изпълнен от един слой бор 52 и от един слой фосфор 53. Пиритът 51 при това е разположен върху горната страна, при която се приема първоначално въздействащото слънчево лъчение или подобно. При това разположение на слоевете в съответствие с изобретението се осъществява отново съединение, респ. вграждане на фосфора 53 и на бора 52, съответно в граничния основен мате5 риал пирит 51. Проводимите елементи могат така да бъдат разположени, че те да токоотвеждат от слоевете 51, 52, 53 съответно, което не е представено подробно.
Слоевете на полупроводников основен 10 материал 40, един или повече слоеве бор и/ или един или повече слоеве фосфор могат да бъдат разположени напречно в образувания като пример отделен кристал пирит-мишена.
Полупроводниковите основни материа15 ли 20, респ. 40, в тези соларни елементи 10, 50 съгласно изобретението могат да бъдат произведени по различни начини. Пиритът в съединението FeS2 може да бъде получен от естествен материал или да се произведе или кул20 тивира синтетично от желязо и сяра.
При използване на естествени пиритни кристали като полупроводников основен материал 20 е необходимо този пирит, който има чиста (нетна) товароносеща концентрация око25 ло 10,s cm \ да се очисти многократно зонално по известен начин, за да се постигне една степен на очистване от 99,99%. Също така свързаните, респ. дотиращи материали фосфор и бор, се предвиждат също със степен на 30 очистване 99,99%, за да може да се произведат елементи съгласно изобретението с найвисоко качество.
За изкуственото произвеждане или култивиране на полупроводниковия основен ма35 териал пирит могат да се приложат различни методи, при които изходните материали също така се приготвят чрез многократно зоново очистване, за да се постигне възможно найвисоко очистване за химическото съединение.
Като метод за производство е подходящ газофазовият транспорт (CVT), при който температурният градиент при произвеждане на желязо-сярното съединение трябва да е между 250 и 1200°С. Когато се използва пирит като 45 естествен изходен материал, може върху постудената страна температурата да се изменя между 250 и 850°С. Като транспортно средство за зареждане на сяра в желязото може например да се вземе бром (Br2, FeBr3) или 50 друг материал.
Кристално отглеждане се осъществява например в един натриевополисулфиден разт вор. Пиритът може да се култивира от очистени изходни елементи желязо и сяра при стандартни температури между 250 и 1200°С, също така при градиенти от 200 до 1400°С. Този CVT-метод предлага висока репродукционна способност по време на производство и с него могат да се произведат абсолютно чисти кристали.
При постигането на големи единични кристални пиритни късове се използва предимно методът за производство през разтвор на стопилка с телур, BrCl2, Na, S2 или подобни материали.
В друг вариант на производство на пирит се прилага RF-впръскване. Работи се в едно впръскващо съоръжение, при което пиритната мишена се впръсква с аргонно-сярна плазма. Аргонният поток по правило е между 0,1 и 300 ml/min и се доставя чрез изпаряване на елементарна сяра. При отделяне работното налягане се поддържа 0,01 mbar или повече, или също и по-малко. Използваният Self-BiasDC-потенциал се установява от 0 до 400 V. Субстратната (на подложката) температура е избрана от 80 до 950°С. С този метод може да се произведе също и поликристална структура.
За производството на полупроводникови елементи съгласно изобретението като тънък филм може да се използва една инконгруентна (неравна) материална система. Подходящо е реактивно впръскване на мишена от пирит, MOCVD-метод и впръскваната пиролиза. Освен това чрез метода на термично изпаряване с помощта на транспортираща система, която въвежда постоянно малко количество от пулверизирана смес в горещия източник на изпаряване, може да се постигне това, че от високата температура материалът почти цялостно се изпарява. При този тип изпаряване се осигурява предимството, при което може да се упражни влияние върху стехиометрията и възможното дотиране, тъй като например дотиращият материал може да се подаде директно от пулверизираната смес. При сулфуризиране на железен филм, било чисто термично или с помощта на плазма, е възможно да се работи с чисти изходни материали.
Дебелината на активния пласт има голямо влияние върху ефективността на соларния елемент. За оценяване на ефективността и с това на необходимите параметри на елемента може да се установят съответните гранични зони.
За дотирането или свързването на полупроводниковия основен материал с фосфор и бор е за предпочитане последните да се използват в масова процентна стойност от 10 ‘ до 20% от основния материал. Това зависи от преследваните свойства на изготвяния полупроводников елемент.
Полупроводниковият конструктивен елемент съгласно изобретението би могъл да бъде изготвен също така като т.нар. елемент с последователно съединение. За това би могло например един дотиран слой от пирит и един друг р- или п-слой от друг полупроводников кристал, например от силиций, от галиев арсенид или от друг избираем материал да действат заедно. С такъв полупроводников конструктивен елемент би могло да се постигне максимално оползотворяване на слънчевия спектър, ако с тези различни полупроводникови материали е изпълнено покриване на енергийната междина между 1,0 и 1,8 eV.
Съгласно фигура 4 би могло съгласно изобретението да се използват хетерогенните (нееднородните) преходи между различните полупроводникови материали, както е обяснено при варианта на изпълнение от фиг. 3. Предпоставка за това обаче е, че решетъчните константи и термичните коефициенти на удължение на двата материала не се отклоняват толкова силно един от друг. Като пример в съответствие с изобретението биха могли да се комбинират един р-полупроводник 31 от пирит и един η-проводящ полупроводник 32 от друг материал. С този хетерогенен преход се предизвиква скокообразно изменение, с помощта на което може да се въздейства по нов вид метод върху транспортирането на носителя на заряда. С двата отделни полупроводникови материала 31 и 32 зоналните междини Ес, работата по излитане ф5, както и електронният афинитет χ са различни.
За създаването на хетерогенни преходи са известни специално развити епитаксиални методи, които по отношение на използваните в изобретението полупроводникови основни материали също се прилагат. От една страна, съществува молекулярнолъчева епитаксия (МВЕ) и от друга страна, съществува газовофазна епитаксия (MOCVD) във формата на газофазно отделяне от метал-органични съединения.
При соларен елемент като тънък филм с хетерогенен преход се въвеждат или дотират фосфор и бор, предимно чрез йонна имплантация в горната повърхност на полупроводниковия материал пирит, което се изпълнява с помощта на ускорители на частици. При това дотираните атоми след йонизация се довеждат до висока енергия и се изстрелват в основния материал, в който те след характеристична дълбочина на проникване се задържат и остават в него. При този процес на имплантация решетката на полупроводниковия кристал значително се уврежда и трябва да се регенерира чрез термична обработка. При това дифундират имплантираните места на дефекти и едновременно се вграждат в решетката. В съответствие с това се образуват смесени профили от йонна имплантация и дифузия на места на дефекти.
При метода на молекулярнолъчевата епитаксия (МВЕ) става въпрос за метод на изпарение. Изпаряваният материал се изпарява в загрети цилиндрични тръби с малък отвор на челната страна. Големината на този отвор и установеното чрез нагряване налягане на изпарение в пещта определят транспортирането на материал към мишената. Ултрависокият вакуум, контролиран с масов анализатор, както и охладеният екраниращ лист, позволяват създаването на чисти кристални слоеве. Структурата на тези кристални слоеве може чрез т.нар. RHEED-измервания (рефлектирана високоенергийна електронна дифракция) да се контролира quasi online (приблизително директно) и тяхната дебелина на слоевете се установява точно чрез температурно регулиране и бързо запушване на атомния слой.
Полупроводниковият конструктивен елемент при многослойна структура може да има приблизително сто слоя. Например полупроводниковият конструктивен елемент от фиг. 3 би могъл да бъде изграден от повече от три различни слоя, така че като пример биха могли да съществуват няколко слоя от пирит и същевременно също няколко слоя от бор, респ. фосфор.
Използваният като пирит полупроводников конструктивен елемент позволява, както беше посочено, в рамките на изобретението да се изпълни не само като еднослоен или многослоен твърдотелен соларен елемент, но също и като соларен елемент във вид на тънък филм, като MIS-соларен елемент, като фотохимичен елемент или подобни.
Най-ефективно е полупроводниковият конструктивен елемент съгласно изобретението да се използва като соларен елемент. Разбира се този полупроводников елемент може да се използва също за други цели, например като диод, транзистор, тиристор или подобни.
Полупроводников конструктивен елемент съгласно изобретението би могъл освен това да функционира, ако слой пирит и съединение с него е създадено на базата на бор (В), респ. фосфор (Р).

Claims (20)

1. Полупроводников конструктивен елемент, по-специално соларен елемент за слънчева батерия, с поне един полупроводников основен материал (2, 40), състоящ се от моноили поликристална структура, който поне частично се състои от пирит с химическото съединение FeS2 и е очистен за постигане на определена степен на чистота, характеризиращ се с това, че състоящият се поне частично от пирит в химическото съединение FeS2 полупроводников основен материал (20, 40) е свързан или дотиран най-малко с бор (52) и/или с фосфор (53).
2. Полупроводников конструктивен елемент съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че полупроводниковият основен материал FeS2 е свързан или дотиран с бор (В) и с фосфор (Р).
3. Полупроводников конструктивен елемент съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че полупроводниковият основен материал (40) е съставен поне от един слой пирит (51), поне от един слой бор (52) и поне от един слой фосфор (53).
4. Полупроводников конструктивен елемент съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че при един многослоен полупроводников основен материал е предвиден поне един р- или п-слой от пирит (31) и поне един п- или р-слой от един друг полупроводник (32).
5. Полупроводников конструктивен елемент съгласно една от предходните претенции, характеризиращ се с това, че концентрацията на въведените в основния полупроводников материал (20, 40) елементи винаги е между 10’6 и 20 мас. %.
6. Полупроводников конструктивен еле6 мент съгласно една от предходните претенции, характеризиращ се с това, че полупроводниковият основен елемент е изпълнен като еднослоен или многослоен соларен елемент, като соларен елемент във вид на тънък филм, като MIS-соларен елемент, фотохимичен елемент или подобни.
7. Полупроводников конструктивен елемент съгласно една от предходните претенции, характеризиращ се с това, че пиритът има термичен коефициент на удължение при 90 до 300 К от 4,5 х 10‘6 К'1 и при 300 до 500 К от 8,4 х 10* К1.
8. Полупроводников конструктивен елемент съгласно една от предходните претенции, характеризиращ се с това, че представляващият химическото съединение FeS2 пирит има елементарна клетка от 12 атома и дължината на единичната клетка, приблизително 5,4185 А, при което основните форми на кристалния хабитус на пирита се проявяват като куб, като кубична форма, като правилен дванадесетоъгьлник или като осмоъгълник.
9. Полупроводников конструктивен елемент съгласно една от предходните претенции, характеризиращ се с това, че изпълненият от пирит полупроводников основен материал е многократно очистен зонално и за предпочитане има степен на очистване 99,99%.
10. Полупроводников конструктивен елемент съгласно една от предходните претенции, характеризиращ се с това, че полупроводниковият конструктивен елемент при една многослойна структура има приблизително 100 слоя.
11. Метод за производство на полупроводников конструктивен елемент, по-специално елемент за слънчева батерия съгласно една от предходните претенции, характеризиращ се с това, че за полупроводниковия основен материал се използва или естествено получаващ се или получаван от желязо и сяра, синтетично произвеждан пирит в химическото съединение FeS2, което е свързано или дотирано поне с бор (52) и/или фосфор (53).
12. Метод съгласно претенция 11, характеризиращ се с това, че пиритът, респ. изходните материали желязо и сяра, при синтетично произвеждан пирит са очистени многократно зонално за постигане на висока степен на очистване от 99,99%.
13. Метод съгласно претенция 11, характеризиращ се с това, че пиритът е произведен чрез хидротермичен метод, чрез мокър химичен метод (CVT).
14. Метод съгласно претенция 11, характеризиращ се с това, че пиритът е произведен чрез метод на разтопяване на телур, NaS2 или FeCl2.
15. Метод съгласно претенция 11, характеризиращ се с това, че пиритът е произведен и/или дотиран чрез метода на газофазно транспортиране.
16. Метод съгласно претенция 15, характеризиращ се с това, че при газофазното транспортиране се използва транспортно средство Вг2.
17. Метод съгласно претенция 11, характеризиращ се с това, че производството на пирит се изпълнява чрез плазмена сулфуризация, термична сулфуризация, MOCVD-метод, реактивно впръскване, спрей-пиролиза или чрез други методи.
18. Метод съгласно претенция 11, характеризиращ се с това, че борът и/или фосфорът се свързват или дотират с основния материал пирит чрез епитаксиален метод.
19. Метод съгласно претенция 11, характеризиращ се с това, че борът и/или фосфорът се свързват или дотират с основния материал пирит чрез метода на йонна имплантация.
20. Метод съгласно една от предходните претенции, характеризиращ се с това, че борът и/или фосфорът преди свързване с пирита са обработени със степен на очистване от 99,99%.
BG103706A 1998-04-29 1999-09-01 Полупроводников конструктивен елемент, по-специално елемент за слънчева батерия, както и метод за неговото производство BG64069B1 (bg)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP98810382A EP0954033A1 (de) 1998-04-29 1998-04-29 Halbleiterbauelement, insbesondere eine Solarzelle, mit einer Schicht aus Pyrit, sowie Verfahren zu dessen Herstellung
PCT/CH1998/000455 WO1999056325A1 (de) 1998-04-29 1998-10-23 Halbleiterbauelement, insbesondere eine solarzelle, sowie verfahren zu dessen herstellung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BG103706A BG103706A (bg) 2000-05-31
BG64069B1 true BG64069B1 (bg) 2003-11-28

Family

ID=8236060

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BG103706A BG64069B1 (bg) 1998-04-29 1999-09-01 Полупроводников конструктивен елемент, по-специално елемент за слънчева батерия, както и метод за неговото производство

Country Status (26)

Country Link
US (1) US6635942B2 (bg)
EP (2) EP0954033A1 (bg)
JP (1) JP3874429B2 (bg)
KR (1) KR100613524B1 (bg)
CN (1) CN1218405C (bg)
AR (1) AR019111A1 (bg)
AT (1) ATE287576T1 (bg)
AU (1) AU756671B2 (bg)
BG (1) BG64069B1 (bg)
BR (1) BR9808074B1 (bg)
CA (1) CA2275298C (bg)
CZ (1) CZ298589B6 (bg)
DE (1) DE59812504D1 (bg)
DK (1) DK1032949T3 (bg)
ES (1) ES2239406T3 (bg)
HU (1) HU227655B1 (bg)
IL (1) IL131534A (bg)
MY (1) MY124379A (bg)
NO (1) NO993552L (bg)
NZ (1) NZ336848A (bg)
PL (1) PL192742B1 (bg)
PT (1) PT1032949E (bg)
RU (1) RU2219620C2 (bg)
TR (1) TR199903266T1 (bg)
TW (1) TW434915B (bg)
WO (1) WO1999056325A1 (bg)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1300375C (zh) * 2004-12-07 2007-02-14 浙江大学 电沉积氧化及热硫化合成二硫化铁薄膜的方法
US8093684B2 (en) * 2006-01-16 2012-01-10 Sharp Kabushiki Kaisha Iron sulfide semiconductor doped with Mg or Zn, junction devices and photoelectric converter comprising same
JP4938314B2 (ja) * 2006-01-16 2012-05-23 シャープ株式会社 光電変換装置および半導体接合素子の製造方法
US20110240108A1 (en) * 2010-04-02 2011-10-06 Matt Law Method To Synthesize Colloidal Iron Pyrite (FeS2) Nanocrystals And Fabricate Iron Pyrite Thin Film Solar Cells
US10680125B2 (en) * 2011-11-15 2020-06-09 Nutech Ventures Iron pyrite nanocrystals
JP5377732B2 (ja) * 2012-09-14 2013-12-25 シャープ株式会社 半導体、ｐ型半導体、半導体接合素子、ｐｎ接合素子、および光電変換装置
US10790144B2 (en) 2013-06-24 2020-09-29 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University Method to produce pyrite
US9705012B2 (en) * 2014-03-18 2017-07-11 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Method of passivating an iron disulfide surface via encapsulation in zinc sulfide
US10181598B2 (en) 2015-01-05 2019-01-15 University Of Florida Resarch Foundation, Inc. Lithium ion battery cathodes, methods of making, and methods of use thereof
CN105140338B (zh) * 2015-07-29 2017-07-04 云南师范大学 一种低成本FeS2薄膜太阳电池的制备方法
EP3418719A1 (en) 2017-06-23 2018-12-26 Cellix Limited System and method for improved identification of particles or cells
EP3418721A1 (en) 2017-06-23 2018-12-26 Cellix Limited A microfluidic chip
EP3418717A1 (en) 2017-06-23 2018-12-26 Cellix Limited A microfluidic apparatus for separation of particulates in a fluid

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3852563A (en) * 1974-02-01 1974-12-03 Hewlett Packard Co Thermal printing head
US4131486A (en) * 1977-01-19 1978-12-26 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Back wall solar cell
US4710786A (en) * 1978-03-16 1987-12-01 Ovshinsky Stanford R Wide band gap semiconductor alloy material
JPS59115574A (ja) * 1982-12-23 1984-07-04 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 光電変換装置作製方法
US4589918A (en) * 1984-03-28 1986-05-20 National Research Institute For Metals Thermal shock resistant thermoelectric material
CA1265922A (en) * 1984-07-27 1990-02-20 Helmut Tributsch Photoactive pyrite layer and process for making and using same
DE3526910A1 (de) * 1984-07-27 1986-02-13 Hahn-Meitner-Institut für Kernforschung Berlin GmbH, 1000 Berlin Photoaktive pyritschicht, verfahren zu deren herstellung und verwendung derartiger pyritschichten
US4766471A (en) * 1986-01-23 1988-08-23 Energy Conversion Devices, Inc. Thin film electro-optical devices
FR2694451B1 (fr) * 1992-07-29 1994-09-30 Asulab Sa Cellule photovoltaïque.
CA2110097C (en) * 1992-11-30 2002-07-09 Soichiro Kawakami Secondary battery

Also Published As

Publication number Publication date
TR199903266T1 (xx) 2002-01-21
CA2275298C (en) 2005-07-19
WO1999056325A1 (de) 1999-11-04
HUP0004391A2 (en) 2001-03-28
BR9808074B1 (pt) 2010-02-09
RU2219620C2 (ru) 2003-12-20
US20030107099A1 (en) 2003-06-12
KR100613524B1 (ko) 2006-08-16
US6635942B2 (en) 2003-10-21
AR019111A1 (es) 2001-12-26
EP0954033A1 (de) 1999-11-03
IL131534A (en) 2004-06-01
CN1218405C (zh) 2005-09-07
JP3874429B2 (ja) 2007-01-31
JP2002516651A (ja) 2002-06-04
CZ150499A3 (cs) 2000-05-17
EP1032949B1 (de) 2005-01-19
KR20000070571A (ko) 2000-11-25
CA2275298A1 (en) 1999-10-29
ES2239406T3 (es) 2005-09-16
BG103706A (bg) 2000-05-31
NO993552D0 (no) 1999-07-20
AU756671B2 (en) 2003-01-23
MY124379A (en) 2006-06-30
HUP0004391A3 (en) 2004-01-28
IL131534A0 (en) 2001-01-28
BR9808074C2 (pt) 2000-09-05
DE59812504D1 (de) 2005-02-24
NO993552L (no) 1999-11-04
AU9527598A (en) 1999-11-16
EP1032949A1 (de) 2000-09-06
CN1253665A (zh) 2000-05-17
PL337092A1 (en) 2000-07-31
CZ298589B6 (cs) 2007-11-14
NZ336848A (en) 2001-10-26
BR9808074A (pt) 2000-03-28
PL192742B1 (pl) 2006-12-29
HU227655B1 (en) 2011-10-28
TW434915B (en) 2001-05-16
DK1032949T3 (da) 2005-05-23
ATE287576T1 (de) 2005-02-15
PT1032949E (pt) 2005-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Xu et al. Perovskite solar absorbers: materials by design
BG64069B1 (bg) Полупроводников конструктивен елемент, по-специално елемент за слънчева батерия, както и метод за неговото производство
Pathinettam Padiyan et al. Electrical and photoelectrical properties of vacuum deposited SnSe thin films
Cosentino et al. Size dependent light absorption modulation and enhanced carrier transport in germanium quantum dots devices
Senthil et al. Argon and nitrogen implantation effects on the structural and optical properties of vacuum evaporated cadmium sulphide thin films
Itoh et al. Growth and characterization of Cu (InA1) Se2 by vacuum evaporation
Yan et al. Structure and properties of CIGS films based on one-stage RF-sputtering process at low substrate temperature
Yamamoto et al. Characterization of CuInS2 thin films prepared by sputtering from binary compounds
Terpstra et al. The electronic structure of the mixed valence compound Pb3O4
kumar Chinnakutti et al. Lithium inserted ZnSnN2 thin films for solar absorber: n to p-type conversion
Öztaş et al. Effect of Zn: Se ratio on the properties of sprayed ZnSe thin films
Dhere et al. Preparation and characterization of vacuum deposited CuInSe2 thin films
Gao et al. 1.37× 102 S· cm-1 p-type conductivity LaCuOS films with a very wide optical transparency window of 400-6000 nm
Maeda et al. Ion-Beam Synthesized Semiconducting β-FeSi2 Controlled By Annealing Procedures And Phase-Transitions
Murugesan et al. Rare earth copper sulphides (LnCuS2)
Ueng et al. Defect structure of non-stoichiometric Cu-I-III-VI2 chalcopyrite semiconductors
MXPA99008281A (en) Semiconductor element, especially a solar cell, and method for the production thereof
Maeda et al. Ion beam synthesis of beta-FeSi2 as an IR photosensitive material
Yermakov et al. Structural Characteristics and Chemical Composition of Cu 2 Mg x Znl 1-x SnS 4 Films for Solar Cells
Doka Yamigno Characterization of as-grown and Ge-ion implanted CuGaSe {sub 2} thin films prepared by the CCSVT technique
Nguyen The role of the heterointerfaces in the Cu (In, Ga) Se 2 thin film solar cell with chemical bath deposited buffer layers
Mirabellab Ge Nanostructures for Harvesting and Detection of Light
JPS6270290A (ja) 半導体の製造方法
Maeda Light emission from β-FeSi2.
Han Development of contact materials for flexible electronics