CS199143B1

CS199143B1 - Semiconductor photoelectric generator and method of its manufacture

Info

Publication number: CS199143B1
Application number: CS783550A
Authority: CS
Inventors: Nikolaj S Lidorenko; Vladimir M Jevdokimov; Vitalij V Zadde; Alexandr I Kozlov; Stanislav V Rjabikov; Valerij N Potapov; Dmitrij S Strebkov; Tatjana I Surjaninova; Boris A Cubrikov; Valentina V Zatravina; Boris V Koroljev; Viktor F Kulikov; Larisa L Zuravleva; Vadim A Uniskov
Original assignee: Nikolaj S Lidorenko; Vladimir M Jevdokimov; Vitalij V Zadde; Alexandr I Kozlov; Stanislav V Rjabikov; Valerij N Potapov; Dmitrij S Strebkov; Tatjana I Surjaninova; Boris A Cubrikov; Valentina V Zatravina; Boris V Koroljev; Viktor F Kulikov; Larisa L Zuravleva; Vadim A Uniskov
Priority date: 1978-06-01
Filing date: 1978-06-01
Publication date: 1980-07-31

Description

KODESOVA LJUBOV PETROVNA, MOSKVA (SSSR)KODESOVA LJUBOV PETROVNA, MOSCOW (USSR)

Polovodičový fotoelektrický generátor a,způsob jeho výrobySemiconductor photoelectric generator

Vynález se týká zařízení pro přeměnu zářivé .energie na elektrickou energii, a přesněji řečeno - týká s© polovodičových fotoelektrických generátorů, které mohou být úspěšně použity při vytváření slunečních enei’getických zařízení.The invention relates to a device for converting radiant energy into electrical energy, and more specifically to semiconductor photoelectric generators that can be successfully used in the creation of solar energy devices.

Je znám polovodičový fotoelektrický egenerátor, který se skládá z fotoelektrických měničů mezi sebou navzájem spojených. Každý fotoelektrický měnič je proveden v podobě desky z polovodičového materiálu s p-n přechodem, plnícím funkci usměrňovači bariéry a oddělujícím bázovou oblast s jedním typem vodivosti od inverzní oblasti, která má opačný typ vodivosti. ,A semiconductor photoelectric egenerator is known which consists of photoelectric transducers connected to one another. Each photoelectric transducer is in the form of a board of semiconductor material with a p-n junction, acting as a rectifier barrier and separating the base region with one conductivity type from the inverse region having the opposite conductivity type. ,

Fotoelektrický měniče jsou mezi sebou spojeny pomocí kovových sběrných kontaktů, připojených k bázové a inverzní oblasti. Sběrné kontakty, které jsou připojeny k inverzní oblasti, která je obrácena směrem k osvětlenému povrchu polovodičového fotoelektrického generátoru, jsou provedeny v podobě hřebínku a zaujímají asi 10 % plochy povrchu inverzní oblasti fotoelektrických měničů. Sběrné kontakty, které jsou připojeny k bázové oblasti jsou provedeny v podobě tenké vrstvy a zaujímají celý hřbetní povrch fotoelektrických měničů.The photoelectric converters are connected to each other by means of metal collecting contacts, connected to the base and inverse regions. The collecting contacts that are connected to the inverse region that faces the illuminated surface of the semiconductor photoelectric generator are in the form of a comb and occupy about 10% of the surface area of the inverse region of the photoelectric transducers. The collecting contacts that are connected to the base region are in the form of a thin layer and occupy the entire dorsal surface of the photoelectric transducers.

199 143 , ' ; - ... : , 2 :Takové fotoelektrické generátory mají pouze jednu fotoelektricky aktivní plochu.199 143, '; Such photoelectric generators have only one photoelectrically active surface.

V důsledku poměrně velké hodnoty odporu rozlití pájky v inverzní oblasti jsou velké výkonové ztráty na sériovém odporu a snižuje se účinnost fotoelektrickýclr měničů při osvětlení soustředěným slunečním zářením. Zmenšení vzdálenosti mězi sběrnými kontakty a zvětšení jejich šířky vede ke zvětšení stupně zastínění osvětlené plochy polovodičového fotoelektrického generátoru sběrnými kontakty. Tím se snižuje ± plochá fotoelektricky aktivního povrchu generátoru, snižuje se výkon vyráběný plošnou jednotkou generátoru a snižuje se jeho účinnost.Due to the relatively large value of the solder spill resistance in the inverse region, there is a large power loss on the series resistance and the efficiency of the photoelectric converters in the illumination with concentrated solar radiation is reduced. Reducing the distance between the collecting contacts and increasing their width leads to an increase in the degree of shading of the illuminated surface of the semiconductor photoelectric generator by the collecting contacts. This reduces the ± flat photoelectrically active surface of the generator, reduces the power produced by the generator unit and reduces its efficiency.

Takového generátory jsou též složité z výrobního hlediska a vyžaduji značný podíl ručních prací jak při zhotovování jednotlivých prvků, tak při sestavováni.Such generators are also complicated from the manufacturing point of view and require a considerable amount of manual work both in the construction of the individual elements and in the assembly.

Jednodušší z výrobního hlediska jsou takové polovodičové fotoelektrické generátory, které jsou provedeny v podobě monolitní struktury, která je sestavena z velkého počtu fotoelektrických měničů s p-n přechodem na bočním povrchu, pokrytém kovovými sběrnými kontakty. Tyto polovodičové fotoelektrické generátory se vyznačují též vyšším koeficientem účinnosti, viz patent USA č. 3,422,527 tř. 29-572· Uvedené fotoelektrické měniče mají tvar mikrominiaturních rovnoběžnostěnů, spojéných do matrice proti sobě ležícími bočními povrchy prostřednictvím uvedených sběrných kontaktů. Boční povrchy jsou k fotoaktivnímu povrchu generátoru nakloněny poď úhlem, takže na fotoaktivní povrch vystupují čelní plochy p-n přechodů.Simpler from the manufacturing point of view, such semiconductor photoelectric generators are constructed in the form of a monolithic structure which is composed of a large number of photoelectric transducers with a p-n junction on a side surface covered with metal collecting contacts. These semiconductor photoelectric generators are also characterized by a higher efficiency coefficient, see U.S. Pat. No. 3,422,527 cl. 29-572 The photoelectric transducers are in the form of microminiature parallelepipeds connected to the matrix by opposing side surfaces via said collection contacts. The side surfaces are inclined to the photoactive surface of the generator at an angle so that the front surfaces of the p-n transitions project onto the photoactive surface.

Takové generátory se vyznačují vysokým napětím na jednotku plochy fotoaktivního povrchu a lineární proudovou závislostí při osvětlení v rozmézí od 0 do 10* W/cm .Such generators are characterized by high voltages per unit area of photoactive surface and linear current dependence in illumination ranging from 0 to 10 * W / cm.

Protože ale fotoaktivní povrch takového generátoru je ísilně nehomogenní co do hodnoty fotocitlivosti k dopadajícímu záření a .fotocitlivost je dostatečně vysoké pouze v miste výsunu p-n přechodů na povrch, mají takové generátory značné ztráty výkonu pro povrchovou rekombinaci minoritních nositelů proudu a poměrně nevelký součinitel účinnosti. Je třeba poznamenat, že nejnižší hodnota účinnosti se vyskytuje při nestejnoměrném rozložen výkonu zářivého toku dopadajícího na ploohu polovodičového fotoelektrického generátoru, k čemuž zvláště často dochází při rozdělení energie podle fokální skvrny optických koncentrátorů.However, since the photoactive surface of such a generator is forcefully inhomogeneous in terms of photoresistivity and the photosensitivity is high enough only at the ejection point of the β-n transitions to the surface, such generators have significant power losses for surface recombination of minor current carriers and relatively low efficiency. It should be noted that the lowest efficiency value occurs with uneven distribution of radiant flux power incident on the area of the semiconductor photoelectric generator, which is particularly common when the energy is distributed by the focal spot of the optical concentrators.

Cílem tohoto vynálezu je zvýšeni účinnosti polovodičového fotoelektrického generátoru, a to i při nehomogenním rozdělení výkonu dopadajícího zářivého toku a vysoké koncentraci záření.It is an object of the present invention to increase the efficiency of a semiconductor photoelectric generator, even with inhomogeneous distribution of incident radiation power and high radiation concentration.

Dalším cílem tohoto vynálezu je snížení ztrát proudu a zvýšení radiační stability ..polovodičového fotoelektrického generátoru.Another object of the present invention is to reduce current losses and increase the radiation stability of the semiconductor photoelectric generator.

Ještě dalším cílem vynálezu je snížení pracnosti při zhotovování polovodičových ^Elektrických generátoru.Yet another object of the invention is to reduce the laboriousness of manufacturing semiconductor electric generators.

jřodstata vynálezu sppčívá v tom, žé U polovodičového fotoelektrického generátoru, skládajícího se z velkého počtu fotoelektrických měničů, spojených navzájem do řady proti sobě ležícími povrchy prostřednictvím sběrných kontaktů tak;,. že tvoří monolitní strukturu a každý z nich má p-n přechod mezi bázovou'a inverzní .oblastí, ,má podle vynálezu fotoaktivní povrch generátoru Stupňovitou strukturu, přičemž plocha každého stupně je nepřímo úměrná výkonu n® ni dopadajícího, zářivého toku při šířce každého stupně přibližně.se rovnající nebo menší než dlfůzni délka minoritních nositelů proudu v.bázové oblasti.The principle of the invention is that in a semiconductor photoelectric generator consisting of a plurality of photoelectric transducers connected to one another in a series of opposing surfaces by means of the collecting contacts, so as to:. According to the invention, the photoactive surface of the generator has a stepped structure, the area of each step being inversely proportional to the power of the incident radiant flux at the width of each step approximately. equal to or less than the diffusion length of the minor current carriers in the base region.

Úkol Zvýšit využití,.fotoaktivního povrchu a zvětšit fotocitlivost,polovodičového řotoslektříekého generátoru Iss řešit tím, že se na obvodu každého .stupně- provede pomoc- ný sběrný, kontakt. .„;·><The task of increasing the utilization of the photoactive surface and increasing the photosensitivity of the semiconductor photoelectric generator Iss is to be accomplished by providing an auxiliary collecting contact at the periphery of each stage. . "; ·> <

Zvětšení plochý fótoaktivňíhb povrchu a' zvýšení radiační stability pólovodičověho fotoelektrického generátoru, lže dosáhnout tak, že,se na površích stupňů provedou příčné rovnoběžné drážky, jejichž vrcholové hrany budou od sebe vzdálený o hodnotu, která 'nepřekračuj© difuzní délku minoritních nositelů proudu v bázové oblasti, a p-n přechod bude sledovat relief povrchu stupňů.An increase in the flat foil activity of the surface and an increase in the radiation stability of the photoconductor photoelectric generator can be achieved by making transverse parallel grooves on the surfaces of the steps, the apex edges of which are spaced apart by a value not exceeding the diffusion length of minor current carriers in the base region. , and the pn transition will follow the relief surface degrees.

řro zvýšení fotocitlivostl fotoaktivního povrchu a zvýšení radiační stability polovodičového fotoelěktr.ického generátoru je kromě toho žádoucí volit tloušťku bázové oblasti fotoelektrických měničů na fotoaktivním povrchu o mnoho menší než je difužní délka minoritních nositelů proudu v bázové oblasti.In addition to increasing the photo-sensitivity of the photoactive surface and increasing the radiation stability of the semiconductor photoelectric generator, it is desirable to select a base region photoelectric transducer thickness on the photoactive surface much smaller than the diffuse length of minor current carriers in the base region.

Fotoelektrické měniče je účelné vzájemně posunout v komutačních rovinách tak, aby se vytvořila uvedená stupňovitá struktura. . ., , _; It is expedient to shift the photoelectric transducers in commutational planes so as to form said stepped structure. . . _,,;

Při použití zářivého toku s, koncentrickým rozložením výkonu ?v©.,svazku jě; k vytvoření uvedené stupňovité struktury účelné pootočit fotoelektrické měniče proti sobě navzájem o určitý úhel kolem osy, která protíná rovinu komutáce.When using a radiant flux with a concentric power distribution? in order to form said stepped structure, it is expedient to rotate the photoelectric transducers against one another at an angle about an axis that intersects the commutation plane.

V případě, že fotoelektrické měniče mají podobu šikmých rovnoběžnostěnů, je žádoucí provést stupně jako ostroúhlé a jejich hrany opatřit zrcadlovým povlakem.If the photoelectric transducers are in the form of oblique parallelepipedes, it is desirable to perform the steps as acute and to mirror their edges.

K vytvoření uvedené stupňovité struktury je možno provést fotoelektrické měniče ve tvaru stejných obrazců, umístěných jeden za druhým podle zmenšování jejich rozměrů.To form said stepped structure, it is possible to provide photoelectric transducers in the form of the same patterns, positioned one after the other according to their reduction in size.

Je vhodné vybírat jako stejné obrazce přednostně pravidelné mnohoúhelníky nebo kotouče nebo prstence.It is preferable to select regular polygons or discs or rings as the same figures.

Podstata vynálezu spočívá též v tom, že při způsobu zhotovování polovodičových fotoelektrických generátorů, založeném na skládání polovodičových metalizoyaných destiček s p-n přechodem do sloupku,, spojování: jednoho s druhým pomocí pájky při současném stlačení k sobě, aby se přebytečná-p^jka odstranila, a nařezáním pod úhlem k rovině desek na jednotlivá matrice, se - podle vynálezu - matrice ohřívají na teplotu tavení pájky, načež se prvky matrice proti sobě navzájem posunují po vrstvě pájky tak, aby se vytvořila stupňovitá struktura, az povrohu stupínků se odleptáním odstraňuje metalizovaná vrstva.It is also an object of the present invention to provide a method for manufacturing semiconductor photoelectric generators based on stacking semiconductor metalized pn-piled plates by joining one another with a solder while compressing one another to remove excess solder. and by cutting at an angle to the plane of the plates on the individual matrices, the matrices are heated to the melting point of the solder according to the invention, whereupon the matrix elements are displaced against each other on the solder layer to form a stepped structure. .

Vynález je v dalSím textu vysvětlen popisem konkrétních příkladů jeho provedení a přiloženými výkresy, kde obr. 1 představuje polovodičový fotoelektrieký generátor se stupňovitým fotoaktivním povrchem, v příčném řezu, obr. 2 představuje totéž jako obr. 1 při pohledu shora, obr. 3 představuje tentýž generátor s pomocnými sběrnými kontakty, v příčném řezu, obr. 4 polovodičový fotoelektrieký generátor mající na povrchu stupínků drážky, v částečném příčném řezu, obr. 5 tentýž polovodičový fotoelektrieký generátor jako na obr. 4, v pohledu zhora, obr. 6 řez rovinou VI-VI, naznačenou v obr. 5, obr. 7 polovodičový fotoelektrieký generátor s bázovou oblastí o proměnné tlouStee, příčný řez, obr. 8 představuje polovodičový fotoelektrieký generátor se čtyřmi fotoaktivním! povrchy, • *·* ·· _ v pohledu shora, obr. 9 tentýž polovodičový fotoelektrieký generátor jako na obr. 8 v pohledu směrem Šipky A, v příčném řezu, obr. 10 tentýž generátor jako na.obr. 8 v pohledu směrem Šipky B, v příčném řežu, obr. 11 polovodičový fotoelektrieký generátor v podobě desek, navzájem proti sobě pootočených kolem jedné osy, v pohledu z boku, obr. 12 tentýž polovodičový fotoelektrieký generátor Jako na obr. 11, v pohledu shora, obr. 13 řez polovodičovým fotoelektriokým generátorem, vedený v rovině XIII-XIII dle obr. 12, obr. 14 polovodičový fotoelektrieký generátor se zrcadlovým povlakem hran stupínků, v příčném řezu, obr. 15 tentýž polovodičový fotoelektrieký generátor jako na óbr. 14, v pohledu shora, obr. 16 polovodičový fotoelektrieký generátor z fotoelektrickýeh měničů, majících tvar stejných mnohoúhelníků, při pohledu shora, obr. 17 řez rovinou XVII-XVII na obr. 16, obr* 18 polovodičový fotoelektrieký generátor z fotoelektrickýoh měničů, majících tvar podobných kotoučů, nakresleno v izometrii,. obr. 19 tentýž polovodičový fotoelektrieký generátor jako na obr. 18, v příčném řezu, obr. 20 polovodičový fot.oelektrický generátor z fotoelektrickýeh měničů, majících tvar podobných prstenců, v příčném řezu, obr. 21 polovodičový fotoelektrieký generátor ve stadiu výroby diodové struktury, obr. 22 tentýž polovodičový fotoelektrieký generátor jako na obr. 21, ve stadiu spojování diodových struktur do sloupečků, obr. 23 tentýž generátor jako na obr. 22, ve stádiu posouvání fotoelektrickýeh měničů po rovině komutace, obr. 24 totéž jako na obr. 23, polovodičový fotoelektrieký generátor ve stadiu výroby po posunuti fotoelektrickýeh měničů - podle vynálezu.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a transverse sectional view of a semiconductor photoelectric generator with a stepped photoactive surface; FIG. 2 is the same as FIG. 1 as seen from above; FIG. 3 is the same; Fig. 4 the semiconductor photoelectric generator having grooves on the surface of the steps, in partial cross-section, Fig. 5 the same semiconductor photoelectric generator as in Fig. 4, seen from above, Fig. 6 a section through plane VI 5, FIG. 7 shows a semiconductor photoelectric generator with a base region of variable thickness, cross-section, FIG. 8 shows a semiconductor photoelectric generator with four photoactive! FIG. 9 shows the same semiconductor photoelectric generator as in FIG. 8 in the cross-sectional view of the arrow A; FIG. 10 shows the same generator as in FIG. Figure 8 is a side view of the semiconductor photoelectric generator in the form of plates rotated against one another in the direction of the arrow B in cross-section; Figure 12 shows the same semiconductor photoelectric generator as in Figure 11 in a top view; FIG. 13 is a cross-sectional view of the semiconductor photoelectric generator taken along the line XIII-XIII of FIG. 12; FIG. 14 shows a semiconductor photoelectric generator with a mirror coating of the steps; FIG. 15 shows the same semiconductor photoelectric generator as shown in FIG. 14 is a top view of FIG. 16 a semiconductor photoelectric generator of photoelectric transducers having the shape of the same polygons, as seen from above, FIG. 17 is a sectional view along the plane XVII-XVII in FIG. similar disks, drawn in isometry. FIG. 19 is a cross-sectional view of the same semiconductor photoelectric generator as in FIG. 18; FIG. 20 a semiconductor photoelectric generator of similar ring-shaped converters in cross section; FIG. 21 a semiconductor photoelectric generator at the diode structure manufacturing stage; Fig. 22 shows the same semiconductor photoelectric generator as in Fig. 21, at the stage of joining the diode structures into columns, Fig. 23 the same generator as in Fig. 22, at the stage of moving the photoelectric transducers along the commutation plane, Fig. 24 same as Fig. 23 , a semiconductor photoelectric generator at the manufacturing stage after shifting the photoelectric transducers of the invention.

Půlovodičový fotoelektrieký generátor se skládá z řady postupně do monolitní struktury zkomutovaných fotoelektrickýeh měničů 1 (obr. 1, 2), majících tvar šikmých rovnoběžnostěnů. Každý fotoelektrieký měnič 1 generátoru má p-n přechod 2 mezi bázovou oblastí 2 a inverzní oblastí 4. V bázové oblasti .J Je umístěn izotypový přechod £, P-p* nebo n-n⁺. P-n přechod 2 a izotypový přechod £ Jeou umístěny v bezprostřední blízkosti fotoaktlvního povrchu 6, na který dopadá zářivý tok 2· fotoaktiv ni povrch €> má stupňovitou strukturu. Každý fotoelektrieký měnič 2 J® opatřen sběrným kontaktem 8 s inverzní oblastí 2 a sběrným kontaktem 2 ⁸ bázovou oblastí J.The semiconductor photoelectric generator consists of a series of successively monolithic structures of the photoelectric converters 1 (Figs. 1, 2), having the shape of oblique parallelepipes. Each photoelectric transducer 1 of the generator has a pn transition 2 between base region 2 and inverse region 4. In the base region 1, an isotype transition 6, Pp * or nn ⁺ is located. The Pn junction 2 and the isotype junction 6 are located in the immediate vicinity of the photoactive surface 6 upon which the radiant flux 2 is incident. The photoactive surface 6 has a stepped structure. Each photoelectric converter 20 is provided with a collector contact 8 with an inverse region 2 and a collector contact ^{28 with a} base ⁸ region.

šířka a základny stupínků 20 s úhlem OO při vrcholu je přibližně rovná nebo je renáí než difuzní dálka minoritních nositelů proudu v bázová oblasti 2· Plocha každého ze stupínků 10 je nepřímo úměrné výkonu zářivého toku 2 přiváděného na každý fotoelektrioký měnič 1. Tak ve střední části generátoru, kam dopadá větší část celkového výkonu zářeni 2, je plocha stupínků 10 (na konto Šířky a* - jak ukazuje obr, 1) volena menší než na okrajích generátoru. Tlouštka b fotoelektrických měničů je menší než difuzní délka minoritní ch nositelů proudu v bázové oblasti J. Délka e všech fotoelektrických měničů 1 je stejná a nemá podstatnější význam, Potoelektrieké měniče jsou zkomutovány na opačných plochách proti sobě ležících a jsou vzájemně posunutý v komutačních rovinách.the width and base of the steps 20 with an OO angle at the apex is approximately equal to or less than the diffuse distance of minor current carriers in the base region 2. The area of each step 10 is inversely proportional to the power of the radiant flux 2 fed to each photoelectric transducer 1. of the generator, where the greater part of the total radiation power 2 falls, the area of the steps 10 (on the width account * - as shown in FIG. 1) is chosen smaller than at the edges of the generator. The thickness b of the photoelectric transducers is less than the diffuse length of the minor current carriers in the base region J. The length e of all photoelectric transducers 1 is the same and has no significant significance. Potoelectric transducers are coupled on opposite faces opposite each other and displaced in commutation planes.

Generátor pracuje následujícím způsobem. Zářivý tok 2 dopadá na stupňovitý fotoaktivní povrch 6 polovodičového fotoelektrického generátoru. V bezprostřední blízkosti povrchu je umÍ3těn p-n přechod něho izotypový přechod, 2 nebo 2» což na minimum snižuje proudové ztráty při povrchové rekombinaci fotogenerováných nositelů proudu.The generator works as follows. The radiant flux 2 impinges on the stepped photoactive surface 6 of the semiconductor photoelectric generator. In the immediate vicinity of the surface, an isotype junction, 2 or 2, is located at the p-n transition, which minimizes current losses during surface recombination of photogenerated current carriers.

Doplňkové pohlcení zářivého toku 2, odraženého od jedné ze stran stupínků 10 může nastat na přilehlých stranách sousedních stupínků 10. Takovýmto způsobem je zabezpečeno snížení ztrát odražením záření 2 ^a zvětšuje se plocha fotoaktivního povrchu. 6 fotoelektrického generátoru.The additional absorption of the radiant flux 2 reflected from one of the sides of the steps 10 may occur on adjacent sides of the adjacent steps 10. In this way, the reflection loss of radiation 2 is reduced ^and the area of the photoactive surface is increased. 6 of the photoelectric generator.

Změna výkonu zářivého toku 2 ⁸⁰ kompenzuje odpovídajícím zvětšením nebo zmenšením plochy fotoaktivního povrchu 6, a to změnou šířky a základny stupínků v uvedených mezích (aa tedy plochy .stupínků), nebol hodnota proudu, generovaného každým ,fotoelektrickým měničem 1, je v celém generátoru stejná.The variation in radiant flux power ⁸⁰ compensates by correspondingly increasing or decreasing the area of the photoactive surface 6 by varying the width and base of the steps within these limits (and thus the area of the steps), or the current generated by each photoelectric transducer 1 is the same .

Výkonové ztráty na sériovém odporu budou minimální, jestliže šířka a základny stupínků 10 je volena tak, aby se přibližně rovnala difuzní délce minoritních nositelů proudu v béžové oblasti 2» protože v takovém případě všichni zářivým tokem 2 generovaní minoritní nositelé proudu se shromažďují v oblasti p-n přechodu 2, nacházející se pod plným sběrným kontaktem 8 inverzní oblasti 4., Sběrné kontakty 8, 9 jsou provedeny z vysoce vodivého kovu a vyznačují se mimořádně nízkou hodnotou odporu, kterou je možno zanedbat. Hodnota sériového odporu generátoru může činit tisíciny ohm. cm , takže generátor s vysokou účinností může pracovat pří osvětlení koncentrovaným slunečním zářením, na 'příklad ve fokální rovině přímkového paraboloidu.The power losses on the series resistor will be minimal if the width and base of the steps 10 are chosen to be approximately equal to the diffuse length of the minor current carriers in the beige region 2 because in this case all minor current carriers generated by glowing flux 2 accumulate in the pn transition region. 2, located below the full collecting contact 8 of the inverse region 4. The collecting contacts 8, 9 are made of highly conductive metal and have an extremely low resistance value which can be neglected. The value of the series resistance of the generator can be thousands of ohms. cm, so that the high efficiency generator can operate under illumination with concentrated sunlight, for example in the focal plane of a linear paraboloid.

Generátor se vyznačuje vysokým součinitelem účinnosti, a to jak při osvětlení ze strany p-n přechodu 2, rtak i ze strany izotypového přechodu 5.The generator is characterized by a high efficiency factor, both when illuminated by the p-n transition 2, but also by the isotype transition 5.

Nejtypyčtější rozměry fotoelektrického generátoru zhotoveného z křemíku jsou následující: tlouštka b fotoelektrických měničů - 0,2 až 0,5 ma; šířka základny a stupínků - 0,2 až 1 mm; délka c fotoelektrických měničů - 5 až 50 mm. Hloubka založení p-n přechodu 2 a izotypového přechodu £ od fotoaktivního povrchu 6 je 0,1 až 0,5The most typical dimensions of a silicon-based photoelectric generator are as follows: photoelectric transducer thickness b - 0.2 to 0.5 ma; base and step width - 0.2 to 1 mm; length c of photoelectric converters - 5 to 50 mm. The depth of foundation of the p-n transition 2 and the isotype transition 6 from the photoactive surface 6 is 0.1 to 0.5

Provedení polovodičového fotoelektrického generátoru podle obr, 1 dovoluje zvětšit fotoaktivní povrch 2 fotoelektrických měničů 1 spojených do eerie, uvést do souladu plochu fotoaktivního povrchu 6 s rozložením výkonu v zářivém toku a snížit ztráty výkonu při přeměnách nehomogenních zářivých toků, zvýšit hodnotu účinnosti generátoru při vysokých koncentracích zářivého toku.The embodiment of the semiconductor photoelectric generator according to FIG. 1 allows to increase the photoactive surface 2 of the photoelectric converters 1 connected to the eerie, to align the surface of the photoactive surface 6 with the distribution of radiant flux and to reduce power losses in transforming inhomogeneous fluxes radiant flow.

U varianty provedení polovodičového fotoelektrického generátoru, která je uvedena na obr. 3, má každý fotoelektrlcký měnič 1 vedlo základního sběrného kontaktu 8 v inverzní oblasti £ též pomocný sběrný kontakt 11. který je elektrickou vazbou spojen se základním sběrným kontaktem 8 a rozmístěn po.obvodu každého stupínku 10. Povrch stupínků 10. který není kryt sběrným kontaktem χΐ, tvoří fotoaktivní povrch 6 fotoelektrických měničů 1, na ně jž dopadá zářivý tok 2 přiváděný švětlovodem 12. Světlovod se skládá ze souboru světlovodných prvků 13 ve tvaru skleněných pásků, Jejichž jádro má ve srovnání š povrchem vyěěí index lomu; skleněné pásky jsou k sobě v blízkosti povrchu 14 příjmu záření těsně přitlačený a směrem k fotoaktivnímu povrchu.6 generátoru se rozdělují.In the variant of the embodiment of the semiconductor photoelectric generator shown in FIG. 3, each photoelectric converter 1 has an auxiliary collecting contact 11 in the inverse region 8 in the inverse region 8, which is electrically coupled to the basic collecting contact 8 and distributed around the circuit. The surface of the steps 10, which is not covered by the collecting contact χΐ, constitutes the photoactive surface 6 of the photoelectric transducers 1, on which the radiant flux 2 fed by the light guide 12 is incident. The light guide consists of a set of light guide elements 13 the refractive index is increased compared to the surface; the glass strips are tightly pressed against each other near the radiation receiving surface 14 and towards the photoactive surface 6 of the generator.

Čela světlovodných prvků 13 přisedají na fotoaktivní povrchy 6 fotoelektrických měničů 1 a mají s těmito povrchy shodný rozměr. Sběrné kontakty 2 v bázové oblasti j jsou provedeny v podobě souvislé vrstvy, rozložené podél izotypového přechodu 5· 'The faces of the light guide elements 13 sit on the photoactive surfaces 6 of the photoelectric transducers 1 and have the same dimensions with these surfaces. The collecting contacts 2 in the base region j are in the form of a continuous layer distributed along the isotype transition 5 '.

Tato varianta polovodičového fotoelektrického generátoru pracuje analogickým způsobem jako generátor na obr. 1 a obr. 2. V tomto případě má ovšem generátor na obr..3 větěí využití fotoaktivhího povrchu 6a vyěěí účinnost, eož je dosaženo tím, že v důsledku předávání energie zářivého toku 2 fotoaktivnímu povrchu 6 prostřednictvím světlovodu 12 a malé'vzdálenosti mezi sběrnými kontakty 8, 11 a fotoaktivním povrchem 6 dochází k téměř úplnému sběru p-n přechodem 2 generovaných nositelů proudu a na minimum je snížena hodnota odporu rozlévání jak v bázové, tak inverzní oblasti j, 4.This variant of the semiconductor photoelectric generator operates in an analogous manner to that of FIGS. 1 and 2. In this case, however, the generator of FIG. 3 has greater efficiency in the use of the photoactive surface 6a by achieving a radiant flux energy transfer. 2 of the photoactive surface 6 by means of the light guide 12 and the small distance between the collecting contacts 8, 11 and the photoactive surface 6 the near collecting pn is generated by the transition 2 of the generated current carriers and the spillage resistance value in both base and inverse regions is minimized. .

Ve všeobecném případě mohou mít světlovodné prvky 13 různou tloušťku tak, aby jednotlivými prvky byly-přenášeny stejné díly výkonu zářivého toku na fotoaktivní povrchy 6 při nerovnoměrném rozložení energie v zářivém toku 2·In general, the light guide elements 13 may be of different thicknesses so that the same parts of the radiant flux power are transmitted by the individual elements to the photoactive surfaces 6 with uneven distribution of energy in the radiant flux.

U varianty polovodičového fotoelektrického generátoru, která je Uvedena na obr.In the variant of the semiconductor photoelectric generator shown in FIG.

2, 6 jsou na fotoaktivníoh površích 6 stupínků 10 každého fotoelektrického měniče 1 provedeny - na rozdíl od předcházejících variant - příčné rovnoběžné drážky 15. Jejichž vrcholové hrany mají od sebe vzdálenost d, Jejíž hodnota.nepřekračuje hodnotu difuzní délky minoritních nositelů proudu v bázové oblasti a p-n přechoď 2* sleduje relief povrchu stupínků 10.. '2, 6, transverse parallel grooves 15 are formed on the photoactive surfaces 6 of the step 10 of each photoelectric converter 1, in contrast to the previous variants. Their apex edges have a distance d which exceeds the diffusion length value of minor current carriers in the base region; pn crossing 2 * follows the relief of the surface of the steps 10 .. '

Takovýto polovodičový fotoelektrlcký generátor má v porovnáni a generátory, které byly uvedeny na obr. 1 až 2 zvětšenou plochu fotoaktivního povrchu 6 * a zajištuje pohlcení zářivého* toku v tbnké povrchové vrstvě, která je umístěna v bezprostřední blízkostí p-n přechodu 2^, čímž se zvyšuje činitel sběru minoritních nositelů proudu a zvětšuje se radiační stabilita generátoru. Je vhodné přednostně volit hodnotu vzdálenosti d mezl vrcholovými hranami; drážek mnohem menší než je difuzní délka minoritních nositelů proudu v bázové oblasti 2·Such a semiconductor photoelectric generator has in comparison to the generators shown in Figures 1-2 an enlarged surface area of the photoactive surface 6 * and ensures the absorption of radiant flux in a thin surface layer which is located in close proximity to the transition 2, thereby increasing collecting factor of minor current carriers and increasing the radiation stability of the generator. It is preferable to select the value of the distance d between the vertex edges; grooves much smaller than the diffusion length of minor current carriers in the base region 2 ·

Drážky 15 jsou provedeny napříč stupínků 10. čímž je na nezbytné minimum snížena hodnota odporu rozlévání v inverzní oblasti 4 nezávisle na rozměru drážek 15 a zvětšuje \The grooves 15 are formed across the steps 10. thus, to the minimum necessary, the value of the pouring resistance in the inverse region 4 is reduced irrespective of the size of the grooves 15 and increases.

sě součinitel účinnosti při vysoké koncentraci zářivého toku. >the efficiency factor at a high radiant flux concentration. >

Ná ofer. 7 je uvedena varianth polovodičového fotoelektrického generátoru, v němž fotoelektrieké měniče 1 mají na povrchu stupínků 1.0 tenší bázovou oblast 3* než v ostatním objemu fotoelektrickýeh měničů 1. ^:J@ újčelné, aby tloušlka bázové oblasti 3* byla mnohem menší než difuzní délka minoritních yiositeiů proudu v bázové oblasti jj.Ná ofer. 7 is shown varianth semiconductor photoelectric generator, wherein fotoelektrieké transducer 1 has notches on the surface of the base area thinner 1.0 3 * than in the rest volume of the first inverter ^{fotoelektrickýeh:} J @ újčelné to tloušlka base region 3 * is much less than the diffusion length of minority yiositeiů current in the base region i.

P-n přechod 2 je umístěn na protilehlé, straně fotoaktivního povrchu 6. Na povrch inverzní oblasti £ jě v souvislé vrstvě nanesen sběrný kontakt 8. Fotoaktivní povrch 6 je v této variantě generátoru chemicky zpracován tak, aby byla na nulu snížena rychlost povrchové rekombinace minoritních nositelů proudu.The Pn junction 2 is located on the opposite side of the photoactive surface 6. A collecting contact 8 is applied to the surface of the inverse region 6 in a continuous layer 8. In this variant of the generator, the photoactive surface 6 is chemically treated so as to reduce the surface recombination rate of minor carriers .

Díky vysoké hodnotě výchozí difuzní délky minoritních nositelů proudu a značně vyšší hodnotě difuzní délky v porovnání s tloušlkou bázové oblasti 3* na stupínkách 10 se takový generátor vyznačuje vysokým Součinitelem sběru minoritních nositelů proudu a zvýšenou radiační stálostí k libovolnému druhu škodlivého záření.Due to the high value of the initial diffusion length of the minor current carriers and the considerably higher diffusion length value compared to the base region thickness 3 * on the steps 10, such a generator is characterized by a high collection factor of minor current carriers and increased radiation stability to any kind of harmful radiation.

Pro zvýšení mechanické pevnosti okrajového fotoelektrického měniče 1 je sběrný kontakt 8 k tomuto fotoelektrickému měniči 1 připojen pomocí vložené polovodičové desky 16. která má na obou stranách izotypový přechod £. ΛIn order to increase the mechanical strength of the peripheral photoelectric transducer 1, the collecting contact 8 is connected to this photoelectric transducer 1 by means of an intermediate semiconductor plate 16 having an isotype transition 6 on both sides. Λ

Na obr. 8, 9, 10 je uveden polovodičový fotoelektrický generátor skládající se z fotoelektriekýeh měničů 1, jež jsou provedeny ve tvaru pravoúhlých rovnoběžnostěnů, navzájem vůči sobě posunutých v komutačních rovinách 17. Potoaktivní povrch 6 této varianty generátoru je tvořen stupínky 10, umístěnými na čtyřech stranách generátoru.FIGS. 8, 9, 10 show a semiconductor photoelectric generator consisting of photoelectric transducers 1, which are in the form of rectangular parallelepipes displaced relative to one another in commutating planes 17. The potoactive surface 6 of this generator variant is formed by steps 10 located on four sides of the generator.

Takovýto generátor má v porovnání s generátorem, který byl uveden na obr.; ly 2 dvakrát větší , produkovaný výkon při ste jném osvětlení ze čtyř stran, a. to vlivem zvětšení fotoaktivního povrchu 6.Such a generator has, compared to the generator shown in FIG. 2 times the produced power under the same illumination from four sides as a result of enlarging the photoactive surface 6.

Na obr. 11, 12, 13 je uvedena ještě jedna varianta polovodičového fotoelektrického generátoru, skládajícího se z fotoelektrickýeh měničů 1, majících tvar rovnoběžnostěnů, které jsou vůči sobě navzájem pootočeny o úhel (do vějíře) kolem osy 18. protínající komutační roviny 17.FIGS. 11, 12, 13 show yet another variant of a semiconductor photoelectric generator consisting of photoelectric transducers 1 having the shape of parallelepipedes which are rotated relative to each other by an angle (in a fan) about an axis 18 of the intersecting commutation plane 17.

Potoaktivní povrch 6 je v tomto případě též stupňovitý, ale vytváří koncentrický obrazec se středem, ležícím v ose 18* V bezprostředná blízkosti fotoaktivního povrohu 6 je umístěn p-n přechod 2. Je účelně přednostně volit hodnotu úhlu /3 na větší než 30°. Takováto konstrukce polovodičového fotoelektrického generátoru je nejvýhodnější pro případy, kdy zářivý'tok 2, má koncentrické rozložení výkonu s největší hustotou' zářivého toku ve středu, ležícím v ose 18. V blízkosti osy 18 je hodnota odporu rozlévání v inverzní oblasti £ zanedbatelně malá a postupně při vzdalování se od osy 18 vzrůstá. Současně s tím sě snižuje koncentrace zářivého toku J ^a odpovídajícím způsobem vzrůstá hodnota přípustného odporu rozlévání.In this case, the potoactive surface 6 is also stepped, but forms a concentric pattern with the center lying in the axis 18 *. In the immediate vicinity of the photoactive surface 6, the transition 2 is located. Such a construction of a semiconductor photoelectric generator is most advantageous for cases where the radiant power 2 has a concentric power distribution with the greatest radiant flux density at the center lying in the axis 18. Near the axis 18 the spill resistance value in the inverse region £ is negligibly small and gradually as it moves away from axis 18, it increases. At the same time, the concentration of the radiant flux J decreases ^and the value of the permissible spillage resistance increases accordingly.

Tato varianta polovodičového fotoelektrického generátoru má ve srovnání sgenerátory, které byly uvedeny na obr. 1 až 10, větší součinitel účipnosti při vysoké intenzitě zářivého toku s koncentrickým rozložením výkonu, protože fotoaktivní povrch této varianty generátoru vytváří koncentrický obrazec, který je souosý se zářivým tokám.This variant of the semiconductor photoelectric generator has a greater efficiency factor at high radiant flux intensity with concentric power distribution compared to the generators shown in Figures 1 to 10, since the photoactive surface of this generator variant produces a concentric pattern that is coaxial with radiant fluxes.

Na obr. 14, 15 je uveden generátor, skládající se z fotoelektrických měničů 1, provedených ve tvaru šikmých rovnoběžnostěnů s ostroúhlými₍stupínky 10*. jejichž úhel u vrcholu je označen tX» · Fotoeléktrioké měniče 1 zéhrnují z jedné strany p-n přechod 2, z druhé strany je proveden izotypový přechod g. Hrany lg stupínků 10* mají zrcadlové povlaky 20. provedené na přiklad z hliníku.Fig. 14, 15 shows a generator consisting of photoelectric transducers 1 made in the shape of oblique parallelepipedes with acute angles ₍ steps 10 * whose angle at the apex is marked tX). · Photoelectric transducers 1 summarize on one side pn transition 2, z The edges 1g of the steps 10 * have mirror coatings 20, for example made of aluminum.

šířka a'povlakem 20 nekrytého fotoaktivního povrchu, 6 stupínků 10,* nepřekračuje ďifuzní' délku minoritních nositelů proudu v bázové oblasti J. Je účelné, áby úhel oO nebyl větší než 30°, Zářivý tok J dopadá na zrcadlové povlaky 20 a odráží se na fotoaktivní povrchy sousedních stupínků IQ*. Činitel odrazu má hodnotu 40 až 95# v závislosti na úhlu dopadu zářivého toku 2· V průběhu odrazu dochází k převážnému pohlcení zářivého toku 2 v oblastech, které přiléhají ke sběrným kontaktům 8 a g. V důsledku toho se zmenšují výkonové ztráty v odporu rozlévání a vzrůstán pravděpodobnost Sběru minoritních nositelů proudu na p-n přechodu 2', protože vzdálenost k němu je meněí než difuzní délka minoritních nositelů proudu v bázové oblasti 3.The width a of the coating 20 of the uncovered photoactive surface, 6 steps 10, does not exceed the diffuse length of the minor current carriers in the base region J. It is expedient that the angle θ is not greater than 30 °. photoactive surfaces of adjacent IQ steps *. The reflection factor has a value of 40 to 95 # depending on the angle of incidence of the radiant flux 2 · During the reflection, the radiant flux 2 is largely absorbed in the areas adjacent to the collecting contacts 8 and g. the probability of collecting minor current carriers at pn junction 2 'increases because the distance to it is less than the diffuse length of minor current carriers in the base region 3.

\ ·\ ·

Takovéto provedení generátoru v porovnání s generátorem podle obr, 1, 2 dovoluje zmenšit ztráty odrazem při osvětlení generátoru Izotropním zářivým tokem 2 a zvětšit účinnost, a to i při vysoké intenzitě zářivého toku.Such an embodiment of the generator, compared to the generator of Figs. 1, 2, allows to reduce reflection losses when illuminating the generator with an isotropic radiant flux 2 and to increase efficiency, even at high radiant flux intensity.

Varianta polovodičového fotoelektrického generátoru uvedeného na obr.: 16, 17 se skládá z fotoelektrických měničů 1, které jsou provedeny ve tvaru podobných obrazců,, mnohoúhelníků - v daném případě řovnoramenných lichoběžníků, umístěných za sebou tak, jak se postuně zmenšuje jejich rozměr; také toto uspořádání fotoslektrických měničů vytváří stupňovitou strukturu fotoaktivního povrchu 6.A variant of the semiconductor photoelectric generator shown in Figs. 16, 17 consists of photoelectric transducers 1, which are in the form of similar figures, polygons - in this case, isosceles trapezoids, arranged one after the other as their size decreases laterally; this arrangement of the photoelectric transducers also forms a stepped structure of the photoactive surface 6.

swith

Generátor je sestaven ze šesti symetrický kolem společného středu umístěných sekcí . 21. z nichž se každá skládá ze sériově spojených fotoelektrických měničů 1, Sekce 21 jsou navzájem pevně spojeny dielektrlckými vrstvami 22.The generator consists of six symmetrical sections around the common center. 21. Each of which consists of serially connected photoelectric transducers 1, Sections 21 are firmly connected to each other by dielectric layers 22.

Plocha fotoaktivního povrchu 6 fotoelektrických měničů 1 postupně se vzdalováním od středu generátoru vzrůstá a to současně s prodlužováním délky stupínků 10.The surface of the photoactive surface 6 of the photoelectric transducers 1 gradually increases as the distance from the center of the generator increases as the length of the steps 10 increases.

Toto provedení dovoluje zmenšit výkonové ztráty při osvětlení generátoru zářivým tokem 2 kruhového průřezu s maximální koncentraci energie záření v blízkosti středu zářivého svazku.This embodiment makes it possible to reduce the power losses when illuminating the generator with a radiant flux 2 of circular cross section with a maximum concentration of radiation energy near the center of the radiant beam.

Takovýto generátor dovoluje v porovnání e generátorem uvedeným na obr. 11 až 13 dosáhnout deset i vícekrát vyšší hustotu napětí z jednotky plochy.Such a generator allows to achieve a ten or more times higher voltage density per unit area compared to the generator shown in FIGS. 11-13.

Na obr.. 18, 19 je zobrazen polovodičový fotoelektrický generátor, skládající se z fotoelekrických měničů 1, jež mají tvar podobných kotoučů. Fotoaktivní povrch 6 je v tomto případě vytvořen prstencovými stupni 10. Plocha každého stupínku 10 souhlasí a hodnotou koncentrace na tuto plochu přiváděného zářivého toku jehož příčný průřez je prstencový.18, 19 shows a semiconductor photoelectric generator, consisting of photoelectric transducers 1 having the shape of similar disks. The photoactive surface 6 is in this case formed by annular steps 10. The area of each step 10 coincides with the value of the concentration of the radiant flux supplied to that area whose cross-section is annular.

Takového provedení generátoru dovoluje zmenšit odpor rozlévání a zvětšit rozsah intenzity osvětlení, při niž zůstává zachována lineární závislost proudu a výkonu na intenzitě zářivého toku 2· . 'Such a generator design makes it possible to reduce the spillage resistance and to increase the illumination intensity range, while maintaining a linear dependence of current and power on the intensity of the radiant flux. '

Na obr. 20 je zobrazen polovodičový fotoelektrický generátor, skládající se z foto‘elektrických měničů 1, jež mají tvar podobných prstenců, sestavených podle jejich zmenšujícího se rozměru. Fotoaktivní povrch 6 je v tomto případě tvořen dutinou stupňovitého tvaru. Základnu, generátoru tvoří fotoelektrický měnič 1 tvaru kotouče.FIG. 20 shows a semiconductor photoelectric generator, consisting of photoelectric transducers 1 having the shape of similar rings, constructed according to their diminishing dimension. In this case, the photoactive surface 6 is formed by a stepped cavity. The base of the generator is a disc-shaped photoelectric transducer 1.

Takovýto generátor se na rozdíl od generátoru uvedeného na obr. 18, 19 vyznačuje vysokou účinností při osvětlení zářivým tokem 2 kruhového průřezu, protože fotoaktivní povrch 6 není zastíněn sběrnými kontakty 8, 9 a .geometrie stupínků 10 zabezpečuje úplný sběr generovaných nositelů proudu i nízké výkonové ztráty na sériovém odporu generátoru.Such a generator, in contrast to the generator shown in FIGS. 18, 19, is characterized by high efficiency in illuminating flux 2 of circular cross-section, since the photoactive surface 6 is not obscured by collecting contacts 8, 9 and. losses on the series resistor of the generator.

U většiny typů generátoru podle vynálezu zabírají sběrné kontakty ne více néž 1 % plochy fotoaktivního povrchu. Se zvýšením počtu fotoelektrických měničů na jednotku objemu gnerátoru se zmenšuje rozměr stupínků 10 a snižuje se hodnota sériového odporu, vzrůstá činitel sběru generovaných minoritních nositelů proudu, snižuje se hodnota činitele odrazu, vzrůstá radiační stabilita generátoru proti škodlivé radiaci a zvětšuje se rozsah intenzity záření, při níž zůstává zachovány lineérní závislost proudu a výkonu na intenzitě osvětlení.In most types of generator of the invention, the collection contacts occupy no more than 1% of the surface area of the photoactive surface. As the number of photoelectric transducers per unit of gnerator volume increases, the size of the steps 10 decreases and the series resistance value decreases, the collection factor of the generated minor current carriers increases, the reflection factor decreases, the radiation stability of the generator against harmful radiation increases. which maintains a linear dependence of current and power on light intensity.

Generátor podle obr. 1, 2 má dvoustrannou fotocitlivost s přibližně stejným součinitelem účinnosti a může být použit v sestavě vysokohapěňových slunečních baterií, osvětlených ze dvou stran.The generator of Figs. 1, 2 has bilateral photosensitivity with approximately the same efficiency factor and can be used in a high-voltage solar battery assembly illuminated from two sides.

Generátory koncentrického tvaru podle obr. 11, 12, 13, 16, 17, 18, 19, 20 mají vysokou účinnost při použití optických koncentrátorů, provedených v podobě rotačních těles a mohoú sloužit v systémech orientace jako prvky pro kontrolu souřadnic.The concentric shape generators of Figs. 11, 12, 13, 16, 17, 18, 19, 20 have high efficiency using optical concentrators in the form of rotating bodies and can serve as coordinate control elements in orientation systems.

Na obr. 21, 22, 23, 24 jsou uvedeny základní, postupně za sebou následující stádia výroby polovodičového fotoelektrického generátoru toho typu, který byl uveden na obr. 1, 2.Figures 21, 22, 23, 24 show the basic, sequential stages of manufacturing a semiconductor photoelectric generator of the type shown in Figures 1, 2.

Způsob výroby podle vynálezu zahrnuje následující, stadia.The process according to the invention comprises the following stages.

Výchoží metallzované polovodičové destičky 23 (obr. 21).8 p-n přechodem 2, nacházející se po jedné ze stran destičky 23, se skládají do sloupku, který je uveden na obr.The initial metallized semiconductor wafers 23 (FIG. 21) .8 p-n through transition 2, located on either side of the wafers 23, are folded into a column as shown in FIG.

2Ž. Destičky 23 se ve sloupku spojují navzájem do série pomocí sběrných kontaktů 8, 8; spojování se provádí pájením měkkou pájkou do tvaru monolitní struktury při současném stlačování sloupku k odstranění přebytečné pájky.2Ž. The plates 23 are connected in series with each other by means of collecting contacts 8, 8; joining is accomplished by soldering with a soft solder to form a monolithic structure while compressing the post to remove excess solder.

Pak se sloupek rozřeže podle rovin 24, kteé mají vzhledem k rovině'destiček 23 sklon pod určitým úhlem, a vytvoří se jednotlivé matrice.Then, the post is cut according to planes 24 which are inclined at an angle to the plane of the plates 23, and individual matrices are formed.

I .I.

Matrice se dále ponoří do vany 25 (obr. 23), která je naplněna kapalinou s vysokou teplotou bodu varu, ohřívají se pomocí topného tělesa 26 na teplotu taveni pájky, načež se ve směru .uvedeném na obr. 23 Šipkami 27 vyvine vhodná síla. V důsledku toho se> prvky matrice vzájemně posunou po vrstvách pájky tak, aby to odpovídalo profilu stupňovité formy 28. upevněné na dně vany 25.The matrices are further immersed in a bath 25 (FIG. 23), which is filled with a high boiling liquid, heated by the heater 26 to the melting point of the solder, and a suitable force is applied in the direction shown in FIG. As a result, the die elements are displaced relative to each other on the solder layers to match the profile of the stepped mold 28 attached to the bottom of the tub 25.

Po vychladnutí se získá matriční struktura, která je zobrazena na obr. 24, skládající se z fotoelektrických měničů 1 vzájemně posunutých v komutačních rovinách 17 a nesoucí na povrchu stupínků 10 metalickou vrstvu 29.After cooling, the matrix structure shown in FIG. 24 is obtained, consisting of photoelectric transducers 1 offset in commutational planes 17 and carrying a metallic layer 29 on the surface of the steps 10.

Výroba generátoru se ukončí chemickým leptáním metalické vrstvy 29. v jehož průběhu dochází ke konečnému očištění povrchu polovodiče, a nanesení antireflexního povlaku na povrch stupínků 10. .The production of the generator is terminated by chemical etching of the metallic layer 29, during which the surface of the semiconductor is finally cleaned, and an antireflective coating is applied to the surface of the steps 10.

Takovýto způsob výroby generátoru se stupňovitou strukturou fotoaktivního povrchu dovoluje zpracovávat současně v jednom cyklu velké množství fotoelektrických měničů tvořících generátor a na minimum snížit potřebu ruční práce, čímž se značně zjednodušuje technologie výroby generátorů a zvyšuje se produktivita práce.Such a method of producing a stepped photoactive surface generator allows the simultaneous processing of a large number of photoelectric transducers constituting a generator and minimizes the need for manual labor, thereby greatly simplifying the technology of generating the generators and increasing labor productivity.

Způsob umožňuje zhotovovat generátory se stupňovitou strukturou fotoaktivního povrchu z jedné, dvou, tří nebo čtyř stran generátoru, a volit tvar stupínků, kterým bude zajištěna maximální účinnost.The method makes it possible to fabricate generators with a stepped structure of a photoactive surface from one, two, three or four sides of a generator, and to select the shape of the steps to ensure maximum efficiency.

Přo přesnější porozumění podstatě tohoto způsobu se v následujícím textu uvádí popis konkrétního příkladu jeho provedení.For a more precise understanding of the nature of the method, a description of a particular embodiment thereof is given below.

Byl vyráběn generátor, jehož typ byl uveden na obr, 1 a 2.A generator of the type shown in FIGS. 1 and 2 was manufactured.

Destičky křemíku s výchozí vodivostí p-typu se podrobily chemiqko-mechanickému leštění, aby se odstranila z povrchu narušená vrstva, pak byla vytvořena diodová struktura tak, že se na protilehlou stranu destiček uvedly akceptorové a donorové příměsi pomocí současné difúze do hloubky od 0,1 do 0,5^um. Po legování sé destičky metalizovaly ze dvou stran souvisle vrstvou metodou napařování ve vakuu. Destičky křemíku, z obou stran pokryté kovem, se mezi sebou spájely v celé stykové rovině pomocí měkké pájky do sloupku při současném stlačování sloupku k odstranění přebytečně pájky. Pak byl sloupek rozřezán na matrice pod určitým úhlem vzhledem k rovinám p-n přechodů.The p-type conductivity silicon wafers were subjected to a chemical-mechanical polishing to remove the disrupted layer, then a diode structure was formed by introducing acceptor and donor impurities on the opposite side of the wafers by simultaneous diffusion to a depth of 0.1 to 0.5 µm. After alloying, the plates were metallized continuously from two sides by a vacuum evaporation method. The silicon wafers, metal-coated on both sides, were soldered to each other in the entire contact plane by means of a soft solder into the post while pressing the post to remove excess solder. Then, the post was cut into matrices at an angle to the planes of the p-n transitions.

Takto získané matrice se ohřívaly ve vaně na teplotu tavení pájky, načež se provedlo posunutí prvků matrice (fotoelektrických měničů) vůči sobě navzájem po vrstvě pájky tak, aby se vytvořila stupňovitá struktura se šířkou á stupínků, rovnající se difuzní délce minoritních nositelů proudu v bázové oblasti (podle obr. 1, 2).The matrices thus obtained were heated in the bath to the melting point of the solder, whereupon the matrix elements (photoelectric transducers) were moved relative to each other on the solder layer to form a stepped structure with a width and steps, equal to the diffusion length of minor current carriers in the base region. (according to FIGS. 1, 2).

Pak byla stupňovité struktura podrobena chemickému leptání, aby se z povrchu polovodiče odstranila narušená vrstva á ,z povrchu stupínků odstranily metalické kontakty, přičemž současně proběhlo odstranění bočníků a zvětšení fotoaktivity osvětlované plochy. Ke krajním sběrným kontaktům 8, 9 byly připájeny proudové vývody.Then, the stepped structure was subjected to chemical etching to remove the disrupted layer α from the semiconductor surface, to remove the metallic contacts from the step surface, while simultaneously removing the shunts and increasing the photoactivity of the illuminated surface. Current terminals have been soldered to the extreme collecting contacts 8, 9.

. Λ. /11. Λ. / 11

Takovýto generátor, se vyznačoval účinností kolem 10 % při výkonu světelného toku přesahujícím 100 W/cm^.Such a generator was characterized by an efficiency of about 10% at a luminous flux power exceeding 100 W / cm 2.

Při zhotovování polovodičového fotoelektrického generátoru podle obr. 3 se provádějí tytéž operace jako u výše popsaného postupu pro generátor dle obr. 1, 2,ale před chemickým leptáním byly metalické kontakty po obvodu stupínků 10 pokryty chemicky odolným filmem, chránícím proti účinku leptání, a tak byly zhotoveny pomocné sběrné kontakty 11.In the manufacturing of the semiconductor photoelectric generator of FIG. 3, the same operations are performed as described above for the generator of FIGS. 1, 2, but before chemical etching the metal contacts around the perimeter of the steps 10 were covered with a chemically resistant etching protecting film. auxiliary collecting contacts 11 were made.

Světlovod 12 se zhotovuje z tenkých skleněných pásků - světlovodných prvků 13.The light guide 12 is made of thin glass strips - light guide elements 13.

Jedno čelo těchto prvků se přilepí k fotoaktivnímu povrchu 6, čela na opačné straně se složí do svazku a vytvoří povrch 14 pro příjem zářivého toku. Chemickým zpracováním se skleněnému materiálu udělí nízký činitel lomu v podpovrchové vrstvě.One face of these elements is adhered to the photoactive surface 6, the faces on the opposite side fold into a beam and form a surface 14 for receiving the radiant flux. Chemical treatment gives the glass material a low refractive factor in the subsurface layer.

Při zhotovování generátoru podle obr. 4, 5, 6 se provádějí stejné operace jako při zhotovování generátoru podle obr. 1, 2, ale před vytvořením diodové struktury se destičky křemíku s orientací povrchu <100> podrobí anizotropnímu leptání v louhovém roztoku z z jedné strany, čímž se na povrchu vytvoří drážky Ig, jejichž směr a rozteč je dána před tím nanesenou chemicky odolnou vrstvičkou fotoodporu.4, 5, 6, the same operations as those of FIGS. 1, 2 are performed, but prior to the formation of the diode structure, silicon wafers with a < 100 > orientation are subjected to anisotropic etching in the caustic solution from one side. thereby forming Ig grooves on the surface, the direction and pitch of which is given by the previously applied chemically resistant photoresist layer.

Druhá odlišnost spočívá v tom, že se křemíkové destičky skládají do sloupku tak, aby drážky 15 všech destiček byly rovnoběžné a rovina 24 řezu sloupkem při jeho dělení na matrice procházela kolmo k drážkám 15. *The second difference is that the silicon wafers are stacked in a pillar so that the grooves 15 of all wafers are parallel and the plane of section 24 of the upright passes perpendicular to the grooves 15 as it divides into the die.

Při zhotovování generátoru podle obr. 7 se provádějí stejné operace jako při zhotovování generátoru podle uvedeného obr. 1, 2, ale po chemickém leptání kontaktů se provádí chemické leptání křemíku na stupňovitém povrchu, který má izotypový přechod £, a to tak dlouho, dokud se tloušlka bázové oblasti 3* na fotoaktivním povrchu 6 fotoelektriekých měničů 1 nezmenší natolik, aby dosahovala hodnoty 10 až 30 £im.The manufacturing of the generator of FIG. 7 is carried out in the same manner as the manufacturing of the generator of FIGS. 1, 2, but after the chemical etching of the contacts, chemical etching of the silicon is performed on the stepped surface having the isotype transition. the thickness of the base region 3 * on the photoactive surface 6 of the photoelectric transducers 1 does not decrease enough to reach a value of 10 to 30 µm.

Při zhotovování generátoru podle obr. 8, 9, 10 se provádějí tytéž operace jako při zhotovování generátoru podle obr. 1, 2, ale ze sloupku se vyřezávají matrice mající prvky čtvercového tvaru a provádí se posun po vrstvě pájky současně ve dvou vzájemně kolmých směrech.8, 9, 10, the same operations as for the generator of FIGS. 1, 2 are performed, but matrices having square-shaped elements are cut from the column and are moved along the solder layer simultaneously in two mutually perpendicular directions.

Při zhotovení polovodičového fotoelektrického generátoru podle obr. 11, 12, 13 se provádějí stejné operace jako při zhotovování generátoru podle' obr. 1, 2, ale po vytvoření matrice se k odstranění bočníků provede ze všech stran pootočení fotoelektrických měničů 1 v komutačních rovinách 17 kolem osy 18, a to o úhel .The semiconductor photoelectric generator of FIGS. 11, 12, 13 carries out the same operations as that of the generator of FIGS. 1, 2, but after the matrix has been formed, the shifting of the photoelectric transducers 1 in commutation planes 17 about axis 18 by an angle.

Při zhotovování generátoru podle obr. 14, 15 se provádějí tytéž operace jako při zhotovování generátorů podle obr. 1, 2, ale sloupek se řeže na matrice pod ostřejším úhlem k rovině p-n přechodů 2, povrch řezu se leští a nakonec se na hrany stupínků nanese ve vakuu pod úhlem zrcadlový povlak z hliníku, tloušlky přibližně 0,05 mikronů.14, 15, the same operations as for the generators of FIGS. 1, 2 are performed, but the post is cut into the die at a sharper angle to the plane of the transitions 2, the cut surface is polished and finally applied to the step edges under vacuum angle mirror coating of aluminum, approximately 0.05 microns thick.

Při zhotovování generátoru podle obr. 16, 17 se provádějí tytéž operace jako při zhotovování generátoru podle obr. 1, 2, z něhož se vyřeže šest sekcí lichoběžníkového tvaru. Pak se sekce spojí prostřednictvím dielektrické vrstvy 22 a vytvoří generátor, který má tvar šestiúhelníka.16 and 17, the same operations as those of FIGS. 1 and 2 are performed, from which six trapezoidal sections are cut. Then, the sections are connected by means of the dielectric layer 22 to form a hexagonal generator.

Při zhotovování generátoru podle obr. 18, 19.se z křemíkových desek s diodovou strukturou a metalizovaným povrchem vyřežou kotouče s postupně se zmenšujícím průměrem, kotouče se spojí souose do série pomocí pájky a vytvoří sloupek, který se musí při tom též stlačit, aby se odstranila přebytečná pájka. Sběrné kontakty na krajních kotoučích se pokryjí chemicky odolným filmem a ohemiokým leptáním se odstraní metalické kontakty z povrchu stupínků 10.When making the generator of Figs. 18, 19, diodes of the diode structure and metallized surface are cut with progressively decreasing diameter discs, the discs are aligned coaxially in series with a solder to form a column which must also be compressed to removed the excess solder. The collecting contacts on the outer reels are covered with a chemically resistant film and the metallic contacts are removed from the surface of the steps 10 by fire etching.

Při zhotovování generátoru podle obr. 20 se z křemíkových destiček s diodovou strukturou a metalizovaným povrchem vyřežou prstence různého vnitřního průměru a jeden kotouč, jehož průměr je větší než průměr prstenců. Prstence sena spodním kotouči pomocí pájky spojují do sloupku souose podle zmenšujícího se rozměru, přebytečná pájka se odstraní vytlačením. Chemicky odolným lakem se povlečou sběrné kontakty na krajních fotoelěktrických měničích a chemickým leptáním se odstraní metalické kontakty 2 povrchu stupínků 10 a rovněž tak ze středové části fotoelektrického měniče kotoučového tvaru na spodku sloupku.When producing the generator of FIG. 20, diodes of silicon wafers with a metallized surface are cut into rings of different inner diameter and one disc whose diameter is larger than the diameter of the rings. The hay rings connect the lower disc by means of solder to the column coaxially according to the diminishing dimension, the excess solder is removed by extrusion. The chemically resistant lacquer is coated with the collector contacts at the outer photoelectric transducers and the metal contacts 2 of the surface of the step 10 as well as from the central portion of the disc-shaped photoelectric transducer at the bottom of the post are removed by chemical etching.

Claims

When doing so

A semiconductor photoelectric generator, comprising a plurality of photoelectric transducers coupled to one another in series by means of collecting contacts to form a monolithic structure, each having a transition between the base region and the inverse region, characterized by: wherein its photoactive surface (6) has a stepped structure, the area of each step (10) being inversely proportional to its incident radiation power (7) at a width (.a) of the step (10) approximately equal to or less than the diffusion length minor current carriers in the base region (3).

The semiconductor photoelectric generator according to claim 1, characterized in that an auxiliary collecting contact (11) is provided on the periphery of each step (10).

3; Semiconductor photoelectric generator according to Claims 1 and 2, characterized in that transverse parallel grooves (15) are provided on the surfaces of the steps (TO), the apex edges of which are spaced apart by a measure (d) which does not exceed the diffusion length of minor current carriers. in the base region (3), and the pn transition (2 *) follows the relief of the surface of the steps (10). .

4. The semiconductor photoelectric generator according to claim 1, characterized in that the thickness of the base region (3 *) of the photoelectric transducers (1) on the side of the photoactive surface (6) is less than the diffusion length of minor current carriers in the base region (3).

5. The semiconductor photoelectric generator according to claims 1 to 4, characterized in that the photoelectric transducers (1) are displaced relative to one another in commutating planes (17) and thus form said stepped structure.

6. The semiconductor photoelectric generator according to claims 1 to 4, characterized in that the photoelectric transducers (1) are rotated against each other about an axis (18) intersecting the commutation planes (17) by an angle (fi>) so as to form said stepped structure. .

7. A semiconductor photoelectric generator according to claim 5, characterized in that the photoelectric transducers have the shape of oblique parallelepipedes, the edges (19) of the steps (10 *) being acute and provided with a mirror coating (20).

8. A semiconductor photoelectric generator according to claims 1 to 4, characterized in that the photoelectric transducers (1) have the shape of similar patterns and are arranged one after the other in a diminishing dimension to form said stepped structure.

9. The semiconductor photoelectric generator of claim 8, wherein the similar patterns are regular polygons,

10. The semiconductor photoelectric generator of claim 8, wherein the similar patterns are disc-shaped,

11. The semiconductor photoelectric generator of claim 8, wherein the similar images are ring-shaped.

12. Method for producing semiconductor photoelectric generators according to claims 1 to 5, characterized in that the metallized semiconductor wafers (23) with a pn junction on one side of the wafers fold into a stack, joined together by solder while being pressed to remove excess solder. and cut at a certain angle to the platelets into individual matrices, characterized in that the matrices are heated to the melting point of the solder, whereupon the matrix elements are displaced against each other on the solder layer until they form a stepped structure and 10) the etched layer (2p) is removed by etching.