DE2425908A1

DE2425908A1 - Siliziumphotoelement

Info

Publication number: DE2425908A1
Application number: DE19742425908
Authority: DE
Inventors: Duy Thuoc Nguyen
Original assignee: Societe Anonyme de Telecommunications SAT
Current assignee: Societe Anonyme de Telecommunications SAT
Priority date: 1973-07-03
Filing date: 1974-05-30
Publication date: 1975-01-09
Also published as: FR2238251A1; GB1470241A; NL7408594A; FR2238251B1; JPS5039483A; JPS5135838B2

Description

DIPL.-ING. HANS WIiM¹JTH

DIPL.-ING. PETER- C. SROKA

PATENTANWÄLTE

4 DÜSSELDORF 11 dominikanerstr. 37, postfach728

Telefon (0211)574022

TELEGR. PATENTBRYDGES DDSSELDORF

Postscheck KÖLN 1100 52 - 508

DRESDNER BANK (BLZ. 300 800 00) 2536 146 COMMERZBANK (BLZ. 300400 00) 3 609989 DEUTSCHE BANK (BLZ. 300 700 10) 6 498 034

den 27. Mai 1974

IHR ZEICHEN:

MEIN ZEICHEN: 1-4482 - 14/13

Societe Anonyme de Telecommunications 40 Avenue de New-York

75116 Paris/Frankreich

SiIi ziumphoto element

Die Erfindung betrifft ein Siliziumphotoelement mit einer Siliziumplatte, die, bezogen auf ihre Dicke, in eine p-dotierte Zone und eine η-dotierte Zone unterteilt ist und die mit einem die freie Fläche der p-dotierten Zone überdeckenden hinteren Elektrode und einer auf der freien Fläche der η-dotierten Zone angebrachten vorderen Elektrode in Form eines Sammelgitters versehen ist.

Siliziumphotoelemente oder Sonnenbatterieelemente auf der Basis von Silizium haben in Abhängigkeit von der Wellenlänge der auf sie auftreffenden Strahlung eine unterschiedliche Empfindlichkeit* Bekannte Siliziumphotoelemente haben insbesondere eine sehr geringe Empfindlichkeit für Strahlen mit einer Wellenlänge, die unter 0,45 Mikron liegt, wodurch die Gesamtausbeute bzw. der Gesamtwirkungsgrad eines der gesamten Sonnenstrahlung ausgesetzten Photoelementes verringert wird.

40 9882/0776

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Siliziumphotoelement mit verbesserter Gesamtausbeute bzw. verbessertem Gesamtwirkungsgrad zu schaffen, indem die Empfindlichkeit für kurzwellige Strahlungen erhöht wird.

Die bekannten Photoelemente weisen eine hintere Elektrode oder leitende Schicht auf, die von einer Siliziumplatte überlagert ist, die in eine p-dotierte Zone und eine n-dotierte Zone geringerer Dicke unterteilt ist, wobei auf der n-dotierten Zone ein Sammelgitter bzw. die vordere Elektrode angebracht ist. Bei diesen Photoelementen ist die Dotierung der p-Zone und der η-Zone derart, daß das Element eine ausgezeichnete Diode bildet. Unter diesen Bedingungen ist jedoch die stark η-dotierte Zone degeneriert und blockiert die Strahlungen mit kurzer Wellenlänge; diese kurzwelligen Strahlungen nehmen demzufolge nicht an der Ausbeute der durch diese Strahlung erzeugten Elektronenlochpaare teil.

Im Gegensatz zu den bekannten Photoelementen ist das erfindungsgemäße Photoelement dadurch gekennzeichnet, daß die η-dotierte Zone in eine unter dem Sammelgitter liegende n⁺-dotierte Zone, deren Form der Form des Sammelgitters entspricht, und eine n~-dotierte Zone unterteilt ist, die die Zwischenräume zwischen den Stäben des Saiuaelgitters einnimmt und eine schwächere Dotierung hat als die n⁺-dotierte Zone.

Die n⁺-dotierte Zone entspricht hinsichtlich ihrer Dotierungsund Dickeeigenschaften im wesentlichen der η-dotierten Zone der bekannten Photoelemente, während die n~-dotierte Zone schwächer dotiert und auch dünner ist als die n⁺-dotierte Zone*

Die n⁺- und n~-dotierten Zonen werden mittels bekannter Verfahren erzeugt, beispielsweise durch selektive Zweifachdiffusion, Abdeckung bzw. Maskierung und/oder Phototypie.

Beim erfindungsgemäßen Photoelement liegt somit eine Unterteilung der Diodenfunktion vor, die durch die bevorzugten Be-

409882/0776

dingungen im Bereich des p-n⁺-Überganges gewährleistet ist, und weiterhin eine Unterteilung der Elektronenlochpaarbildung, die ebenfalls unter bevorzugten Bedingungen durch die p- und n~-dotierten Zonen gewährleistet ist.

Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Photoelementes liegt in seiner ausgezeichneten Empfindlichkeit für kurzwellige Strahlungen, wodurch die Gesamtausbeute bzw. der Gesamtwirkungsgrad des der Sonnenstrahlung ausgesetzten erfindungsgemäßen Photoelementes verbessert wird.

Diese Verbesserung der Empfindlichkeit bzw. Empfänglichkeit des erfindungsgemäßen Photoelementes für kurzwellige Strahlen ist besonders bedeutungsvoll, da das Photoelement selbst dann konserviert wird, wenn es mit ionisierenden Partikeln bestrahlt wird.

Die Erfindung wird an Hand der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 in beispielhafter Weise eine Querschnittansicht eines

bekannten Siliziumphotoelementes, und Fig. 2 in schematischer Darstellung einen Querschnitt des erfindungegemäßen Photoelementes.

Das in Fig. 1 dargestellte bekannte Photoelement ist von unten nach oben aus folgenden Teilen zusammengesetzt: Die hintere Elektrode 1, die p-dotierte Zone 2 einer Siliziumplatte, die η-dotierte Zone der gleichen Siliziumplatte und Stäbe 4 des Sammelgitters bzw. der vorderen Elektrode des Photoelementes.

Die p-dotierte Zone eines derartigen Photoelementes kann beispielsweise eine solche Verunreinigungskonzentration haben, daß der Wideretand zwischen 10 und 2 jQ. cm variieren kann, während die η-dotierte Zone eine Verunreinigungskonzen-

21-3
tration von etwa 10 cm und eine Dicke von etwa 0,5 Mikron

409882/0 77 6

Die durch die Pfeile 5 repräsentierten Strahlen treffen auf das Sammelgitter und die η-dotierte Zone auf. Die kurzwelligen Strahlen mit einer Wellenlänge unter 0,45 Mikron werden von der η-dotierten Zone absorbiert.

Das in Fig. 2 dargestellte erfindungsgemäße Photoelement ist von unten nach oben aus folgenden Teilen zusammengesetzt: Die hintere Elektrode 6, die p-dotierte Zone 7 einer Siliziumplatte, die n⁺-dotierte Zone 8 der gleichen Siliziumplatte, wobei diese n⁺-dotierte Zone unterhalb der Stäbe 9 des Sammelgitters liegt, und die n~-dotierte Zone 10, die die Zwischenräume zwischen der gitterartigen n⁺-dotierten Zone einnimmt, die dem durch die Stäbe 9 gebildeten Sammelgitter entspricht.

Bei dem erfindungsgemäßen Photoelement hat die p-dotierte Zone die gleichen Eigenschaften wie die p-dotierte Zone 2 des bekannten Phoinelementes. In der gleichen Weise hat die ^-dotierte Zone 8 etwa die gleichen Dotierungs- und Dickeeigenschaften wie die η-dotierte Zone 3 des bekannten Photoelementes. Das erfindungsgemäße Photoelement unterscheidet sich von dem bekannten Photoelement jedoch wesentlich durch das Vorhandensein der n"-dotierten Zone 10. Diese n"-dotierte Zone hat eine Verunreinigungskonzentration in der Größenordnung von 10 ^ cm"·⁵ oder weniger und eine sehr geringe Dicke in der Größenordnung von 1/10 Mikron.

Das erfindungsgemäße Photoelement, das sich durch einen verbesserten Wirkungsgrad auszeichnet, ist auf allen Gebieten einsetzbar wie die bekannten Photoelemente, und zwar insbesondere für die Ausrüstung von Satelliten.

409882/0776

Claims

Patentansprüche

Siliziumphotoelement mit einer Siliziumplatte, die, bezogen auf ihre Dicke, in eine p-dotierte Zone und eine η-dotierte Zone unterteilt ist und die mit einem die freie Fläche der p-dotierten Zone überdeckenden hinteren Elektrode und einer auf der freien Fläche der η-dotierten Zone angebrachten vorderen Elektrode in Form eines Sammelgitters versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die n-dotierte Zone in eine unter dem Sammelgitter (9) liegende n⁺-dotierte Zone (8), deren Form der Form des Sammelgitters (9) entspricht, und eine n~-dotierte Zone (10) unterteilt ist, die die Zwischenräume zwischen den Stäben des Sammelgitters einnimmt und eine schwächere Dotierung hat als die n⁺-dotierte Zone (8).
2. Photoelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der n""-dotierten Zone unter 0,1/u liegt, und daß die Verunreinigungskonzentration dieser η -dotierten Zone unter 10 " cm"-⁵ liegt, während die n⁺-dotierte Zone (8) eine Dicke in der Größenordnung von 0,5/u und eine Verun-

20 ' 21 -^5 reinigungskonzentration zwischen 10 und 10 cm hat.

409882/0776

Leerseite