FR2551267A1 - Transducteur photo-electrique - Google Patents

Transducteur photo-electrique Download PDF

Info

Publication number
FR2551267A1
FR2551267A1 FR8413348A FR8413348A FR2551267A1 FR 2551267 A1 FR2551267 A1 FR 2551267A1 FR 8413348 A FR8413348 A FR 8413348A FR 8413348 A FR8413348 A FR 8413348A FR 2551267 A1 FR2551267 A1 FR 2551267A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
layer
photoelectric transducer
light
cos
rough surface
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
FR8413348A
Other languages
English (en)
Other versions
FR2551267B1 (fr
Inventor
Yutaka Hayashi
Hideyo Iida
Toshio Mishuku
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiyo Yuden Co Ltd
Original Assignee
Taiyo Yuden Co Ltd
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 Taiyo Yuden Co Ltd filed Critical Taiyo Yuden Co Ltd
Publication of FR2551267A1 publication Critical patent/FR2551267A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR2551267B1 publication Critical patent/FR2551267B1/fr
Expired legal-status Critical Current

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
    • H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H01L31/056—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means the light-reflecting means being of the back surface reflector [BSR] type
    • 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
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0236—Special surface textures
    • H01L31/02363—Special surface textures of the semiconductor body itself, e.g. textured active layers
    • 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
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/10—Photovoltaic [PV]
    • 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
    • Y02E10/52—PV systems with concentrators

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN TRANSDUCTEUR PHOTO-ELECTRIQUE DU TYPE A FILM MINCE QUI EST CAPABLE D'ALLONGER LE TRAJET OPTIQUE POUR AMELIORER SA PROPRIETE D'ABSORPTION OPTIQUE. CONFORMEMENT A L'INVENTION, CE CONDUCTEUR COMPORTE AU MOINS UN SUBSTRAT DE TRANSMISSION DE LA LUMIERE 100 AYANT UNE SURFACE COMPARATIVEMENT PLANE 120 SUR SON COTE DE RECEPTION DE LA LUMIERE ET UNE SURFACE RUGUEUSE 140 SUR SON COTE OPPOSE ET UNE COUCHE TRANSDUCTRICE PHOTO-ELECTRIQUE 40 PREVUE SUR LA SURFACE RUGUEUSE DU SUBSTRAT. L'INVENTION EST APPLICABLE NOTAMMENT AUX PILES SOLAIRES.

Description

255 q 267.
Transducteur photo-électriucue La présente invention concerne un transducteur photo-électrique du type à filmin mince et est plus particulièreent axée sur un transducteur photo-lectrique du type à film mince qui est capable d'allonger le trajet optique pour améliorer sa propriété d'absorption optique. Pour amélioier l'efficacité de la conversion d'un transducteur photo-électrique tel qu'une pile solaire ou similaire, il est nécessaire que le matériau semi-conducteur qui assure la conversion photo-électrique présente un coefficient d'absorption optique important et que le support (trou d'électron positif) engendré par son absorption d'énergie optique présente une longue durée de vie et une mobilité, ou longueur de diffusion, importante De plus, pour réduire la réflexion de la lumiâre incidente, il est usuel d'appliquer un film réduisant la réflexion sur la surface du transducteur ou de réaliser par une surface rugueuse la surface se trouvant sur le côté recevant la lumière du substrat semi-conducteur Plus spécialement, une telle pile solaire du type à réduction de la réflexion a été mise en usage pratique sous forme d'une surface dans laquelle un substrat de silicium de plan ( 100) est formé pour présenter une configuration avec d'innombrables saillies pyramidales par une technique d'attaque sélective utilisant
une solution alcaline.
La description de l'invention sera effectuée avec référence
aux dessins ci-annexés dans lesquels: La figure 1 est une vue en coupe d'une pile 15 solaire du type à réduction de la réflexion conventionnel; la figure 2 est une vue en coupe d'un exemple de mise en oeuvre de la présente invention et les figures 3 et 4 sont des vues en coupe illustrant le principe de l'invention. 20 La figure 1 illustre une vue en coupe d'une partie d'un transducteur photo-électrique du type à réduction de la réflexion constituant une pile solaire Dans cette figure, la référence désigne le substrat semi-conducteur, la référence 20 désigne 25 une couche formant la jonction et la référence 30 désigne un grand nombre de parties en saillie sur la surface rugueuse de réception de la lumière et les flèches représentent les
trajets de la lumière incidente et réfléchie.
En général un transducteur photo-électrique à film mince tel qu'une pile solaire au silicium amorphe, un détecteur optique à film mince ou similaire présentent une faible mobilité et une durée de vie courte En conséquence, même si l'épaisseur du film du semi-conducteur constituant, par exemple, la pile solaire est accrue plus que nécessaire dans le but d'améliorer sa propriété d'absorption optique, son 2551267 i taux de conversion photo-électrique représenté par le débit électrique ne peut être augmenté L'accroissement efficace de l'épaisseur du film du semiconducteur est au mieux d'environ deux fois la distance du trajet de la durée de vie du support (la longueur de diffusion + le champ électrique créé x la mobilité x la durée de vie) et si l'accroissement de l'épaisseur est supérieur à cette valeur, on provoque
plutôt une réduction du débit.
En conséquence, la manière d'allonger le trajet optique dans le film mince est un des pointsclés pour l'obtention d'une
amélioration de l'efficacité de conversion.
La configuration de la surface rugueuse précédente sur le 15 côté de la lumière incidente semble être idéale pour empêcher la réflexion sur celleci de la lumière incidente, mais celle-ci est défavorable en ce que la surface rugueuse est susceptible de retenir la poussière par adhérence ou d'être usée durant l'utilisation du transducteur pendant une longue 20 durée et ceci se traduit par un abaissement notable de ses propriétés. La présente invention a pour but de réaliser un tel transducteur photoélectrique du type à film mince qui ne présente pas une telle réduction de ses propriétés provoquée par l'adhérence de la poussière ou l'usure comme exposé ci-dessus et qui a une construction allongeant le trajet optique dans le film mince semi-conducteur et elle est caractérisée en ce que le transducteur comporte au moins un substrat transmet30 tant la lumière ayant une surface relativement plane sur son côté de réception de la lumière et une surface rugueuse
sur le côté opposé et une couche de transduction photo-électrique appliquée sur la surface rugueuse de ce substrat.
Ainsi, par la construction ci dessus, la longueur de trajet optique peut être accrue, ce qui se traduit par une amélioration de la propriété d'absorption optique et en conséquence de l'efficacité de la conversion photo-électrique et elle permet de plus d'éviter toute réduction des caractéristiques par adhérence de poussière ou usure de la surface de la couche transductrice photo-électrique. La figure 2 illustre une vue en coupe d'un exemple de réalisation de la présente invention. 10 Dans cette figure, la référence 40 désigne la couche transductrice photo-électrique et la référence 100 désigne un substrat qui transmet la lumière Le substrat transmetteur comporte une surface de réception de la lumière 120 comportant 15 sur celle-ci un film de réduction de la réflexion 110 qui a un indice de réfraction plus proche de l'air que le substrat 100 Le substrat transmetteur 100 comporte, sur le côté opposé à la surface de réception de la lumière 120, une surface rugueuse 140 comportant un nombre innombrable de parties en saillie 130 et ce peut être une plaque de verre, un film de plastique ou similaire Le but de la présente invention peut être atteint non seulement avec un substrat transmetteur qui est transparent lorsqu'il est examiné à l'oeil mais également avec un substrat transmetteur ayant une construction telle ou en un matériau tel qu'il permette le passage d'une lumière ayant une longueur d'onde qui est convertible en électricité. Le cas le plus simple de la présente invention présente une 30 construction dans laquelle la couche transductrice photoélectrique 40 est constituée par une couche semi- conductrice
unique munie dans une partie prédéterminée d'une électrode.
Ceci constitue un type de transducteur photo-électrique qui utilise la modification du taux de photo-conduction en fonction 35 de la lumière, tel qu'une cellule photo-conductrice ou similaire Dans le cas d'une pile solaire au silicium amorphe, toutefois, la couche transductrice photoélectrique de celle-ci est typiquement d'une construction à couches multiples qui comporte, comme illustré dans la figure 2, un couche conductrice de transmissionde la lumière 42, une couche semi-conductrice 43 composée de trois couches formées par une couche amorphe de type p 43 a, une couche de silicium amorphe 43 b sans aucune addition d'une substance impureté et une couche amorphe du type N 43 c, et une couche conductrice formant électrode arrière 44 De plus, la couche semiconductrice 43 peut avoir 10 une construction à couches multiples du type tandem ou du type p-i-n, p-i-n, qui comporte différents types de couches amorphes en un carbure de silicium amorphe, un nitrure de
silicium amorphe, un germanium-silicium amorphe ou similaire.
La couche conductrice transmissive 42 ne nécessite pas toujours 15 d'être transparente lorsqu'elle est examinée à l'oeil et une couche qui permet à la lumière ayant la longueur d'onde envisagée de la traverser est suffisante En conséquence,
dans la présente description, les termes "couche conductrice
transmettant la lumière" sont utilisés pour englober l'un quelconque des types ci-dessus En ce qui concerne la couche conductrice 44 qui forme l'électrode arrière, on utilise un film mince conducteur, plus spécialement un film métallique mince, mais on peut envisager une modification selon laquelle une seconde couche conductrice transmettant la lumière 44 a est interposée entre le film métallique mince 44 b et la couche semi-conductrice 43 de manière que le taux de réflexion sur la surface arrière puisse être amélioré et que, de plus, la limitation dans l'angle vertical d'une partie en saillie
puisse être rendue plus large comme expliqué en détail ci30 après.
Comme mentionné ci-dessus, la présente invention a comme but principal d'améliorer l'efficacité de la conversion photoélectrique en allongeant le trajet optique de la lumière incidente et une explication sera donnée plus spécialement en ce qui concerne une forme triangulaire de la partie en 2551267 j
saillie qui est efficace pour l'allongement du trajet optique.
La figure 3 illustre un exemple de la course de la lumière incidente tombant sur le transducteur de l'invention dans lequel l'angle vertical 28 d'une partie en saillie du substrat transmetteur 100 est de 90 degrés Dans ce cas, la couche transductrice photo-électrique 40 est constituée par des couches multiples qui ont différents indices de réfraction
mais elle peut être considérée comme une couche ayant un 10 indice de réfraction unique.
Dans cette figure, les mêmes références que dans la figure 2 sont utilisées pour désigner les parties correspondant
à celles de la figure 2.
Une lumière qui a une longueur d'onde comparativement grande et qui est transmise par la substance transmissive 100, tombe sur la couche transductrice photo-électrique 40 mais n'est pas complètement absorbée dans la couche semi-conductrice 20 43 de la couche photo-électrique 40 et elle est réfléchie sur la surface arrière de la couche transductrice photo-électrique 40 ou sur l'interface entre la couche 40 et la couche conductrice formant l'électrode arrière 44 et elle est renvoyée vers le substrat transmetteur 100 Dans ce cas, si le substrat 25 transparent 100 est formé de manière à amener cette lumière renvoyéà être incidente sur la couche transductrice photoélectrique 40, l'efficacité de la conversion photo-électrique par rapport à la lumière de grande longueur d'onde peut être remarquablement améliorée A la suite de nombreuses expériences 30 il a été trouvé qu'un tel angle vertical 28 de la partie en saillie 130 qui permette à la lumière réfléchie d'être
à nouveau incidente sur la couche transductrice photo-électrique 40, est de 90 degrés ou moins.
A savoir, après que la lumière qui a été incidente perpendiculairement à la surface de réception de la lumière 120 du 2551267 j substrat transmetteur 100 et qui a passé à travers celuici, devient incidente sur la couche transductrice photo-électrique 40, elle est réfléchie sur la surface arrière de celle-ci et est à nouveau ramenée vers le substrat 100 et la lumière réfléchie est amenée a circuler parallèlement à la surface de réception de la lumière 120 du substrat 100 lorsque l'angle vertical 2 e de la partie en saillie du substrat est de 90 degrés ou elle est amenée à circuler vers le bas lorsque l'angle vertical 2 e de celle-ci est inférieur 10 à 90 degrés et, en conséquence, la lumière réfléchie dans la partie en saillie 130 est amenée à être incidente à nouveau sur la couche transductricephoto-électrique 40 de sorte que l'on obtient un trajet optique allongé 3 dans la couche 40. Dans ce cas, presque sensiblement le même effet d'allongement optique peut être obtenu avec une partie en saillie présentant une forme ayant une section triangulaire, à savoir du type pyramide, du type en toit à double pente ou d'un type croisé 20 dans lequel des toits à double pente se recoupent l'un et l'autre ou du type en cône De plus, il a été trouvé que l'on peut obtenir sensiblement le même effet aussi longtemps que l'angle vertical 2 e de chacune des parties en saillie est égal à 90 degrés ou moins, même si les saillies de la 25 surface rugueuse du substrat sont différentes les unes des
autres en hauteur.
On expliquera ci-après un exemple spécifique pour produire le transducteur photo-électrique de la présente ivention. 30 Une plaque en verre est transformée en une plaque munie d'une surface rugueuse comprenant un grand nombre de parties en saillie du type en toit à double pente précédent et un film d'oxyde d'étain de 2000 A d'épaisseur est formé sur celle35 ci par un procédé de dépôt de vapeur chimique à 400 C comme température du substrat, en utilisant Sn C 14 et de la vapeur d'eau, et, de plus, par une décomposition par décharge à effluves du monosilane, (en utilisant un gaz tel que B 2 H 6 à raison de 0,5 % par rapport au monosilane) une couche de silicium amorphe du type p de 100 A d'épaisseur, une couche de silicium amorphe de 5000 A d'épaisseur sans addition d'aucune substance impureté et une couche de silicium amorphe o du type N de 300 A d'épaisseur (en utilisant un gaz dans lequel est ajouté PH 3 à raison de 1 % par rapport au monosilane), sont formées sur celui-ci à une température d'effluves 10 de 250 C et, de plus, une couche de nickel d'environ 5000 est formée sur lesdites couches par un procédé de dépôt par vaporisation sous vide, ce par quoi on obtient un transducteur photo- électrique convenant pour une pile solaire au silicium amorphe Il a été trouvé par un essai de comparai515 son que l'efficacité de conversion de cette pile solaire, pour une lumière ayant une longueur d'onde de 700-800 nm, est accroed'environ 50 % par comparaison avec celle d'un transducteur similaire ayant la même construction que cidessus, sauf que la plaque de verre n'a pas une surface ru20 gueuse, dans le cas o l'angle vertical de chaque partie en saillie de ladite plaque est de 90 degrés ou moins, indépendamment de toute variation dans la hauteur de la partie
en saillie.
Lorsque l'on produit un transducteur photo-électrique dans lequel l'angle vertical 28 de la partie en saillie est de degrés ou moins comme mentionné ci-dessus, la productivité de celui-ci peut être améliorée en arrondissant le sommet des parties en saillie Toutefois, du fait que l'on utilise 30 le procédé par dépôt en phase vapeur, il est préférable que
l'angle vertical de la partie en saillie soit un angle obtus.
Toutefois, dans le cas o l'angle vertical est un angle obtus, on n'est pas assuré qu'il amène tous les rayons lumineux 35 réfléchis sur le substrat transmetteur 100 par réflexion
de la lumière incidente sur la couche transductrice photo-
électrique 40 à pénétrer dans la couche tranductrice photoélectrique 40 Si la hauteur h de la partie en saillie avec un angle obtus représentée dans la Figure 4 est plus grande qu'une hauteur h prédéterminée, la lumière renvoyée vers le substrat transparent 100 perd une chance d'être amenée à rentrer à nouveau dans la couche transductrice photo-électrique 40 En conséquence, lorsque la hauteur h est accrue,
le nombre des rayons lumineux se trouvant dans le cas cidessus est accru.
Ceci sera compris facilement si, dans la figure 4, une partie en saillie qui a une hauteur H plus grande que la hauteur prédéterminée h, comme représenté par une ligne en tireté est considérée et est comparée avec le trajet d'un rayon lumineux qui tombe sur le bord latéral d'une partie en saillie ayant la hauteur h prédéterminée, la lumière incidente étant amenée à circuler dans la couche de conversion photoélectrique 40 en suivant les trajets optiques incident et réfléchi Q et Q et étant renvoyée au substrat transparent 100 et le faisceau lumineux renvoyé pénètrant à nouveau dans la couche transductrice 40 pour obtenir le trajet optique allongé C dans la couche 40 En conséquence, dans le cas o l'angle vertical 2 e est un angle obtus, la hauteur h de la partie en saillie doit être en-dessous d'une valeur pré25 déterminée et c'est seulement sous cette condition que l'ensemble des faisceaux lumineux incidents renvoyés vers le substrat peuvent être amenés à nouveau à pénétrer dans la couche de sorte que le trajet optique dans la couche de conversion photo-électrique 40 puisse devenir plus long que le trajet 30 optique G + Q Cette valeur prédéterminée de la hauteur h peut être obtenue
par la formule ( 1) suivante.
(x y) cose + f (x y) cose cose Y tan ( 180 2 e) ( 1) 2 tg e Dans laquelle d 2 + d 3 + di X= tg = tg e cos e n 2 ni cos e n 3 y= d 2 + d 3 + 1 (cos e) 1 ( cos 8) n 1 cos e ni + d ( ni 1-co ( N i c a e Dans celleci, d 2, d 3 di et N 1, N 2, N 3 ni sont les épaisseurs et les indices de réfraction desdites couches 30 respectives que sont la couche transductrice transmissive 42, la couche semi-conductrice 43 et autres constituant la couche de conversion photo-électrique 40 De plus, N est
l'indice de réfraction du substrat transparent 100.
Afin que la lumière incidente puisse être réfractée sur la partie en saillie d'angle obtus, la longueur de la base de la partie en saillie doit être supérieure à X/4 N 1 (dans laquelle, est la longueur d'onde de la lumière dans l'air et, en conséquence, la hauteur h de la partie en saillie doit être supérieure à /( 8 N 1 tg 8). Dans le cas d'une telle pile solaire au silicone amorphe spécifique, constituée par le substrat transmetteur 100 réalisé en verre et les films respectifs ci-dessus ayant les épaisseurs 10 précédentes produits comme ci-dessus, si l'angle au sommet 2 e de la partie en saillie est de 120 degrés, la limite supérieure de la hauteur de celle-ci est d'environ 0,35 /m Toutefois, si on interpose une couche conductrice transmissive 44 a entre la couche semi-conductrice 43 et la couche conduc15 trice formant électrode arrière 44, la limite supérieure de la hauteur peut être plus large Par exemple, si un film d'oxyde d'indium de 3000 A d'épaisseur est interposé entre
elles, la limite supérieure peut être accrue jusqu'à 0,58 m.
Si l'épaisseur du film de la couche transductrice photo-électrique 40 est suffisamment grande ou si la hauteur de la partie en saillie est si faible que le trajet-optique Q ne pénètre pas dans la partie en saillie 130 et circule sous la partie en saillie, le trajet optique G, c'est-à- dire
le faisceau lumineux réfléchi circulant dans la couche transductrice photo-électrique 40, peut se trouver allongé.
Si la rugosité de la surface arrière de la couche transductrice photoélectrique 40 est rendue plus faible, la lumière qui pén&tre dans la couche 40 est réfléchie en totalité et ramenée dans la couche 40, par la surface arrière de celle-ci et il en résulte que l'absorption de la lumière dans la couche peut être fortement accrue et, en conséquence, l'efficacité de la transduction photo-électrique peut être améliorée dans
une grande mesure.
2551267.
Un second exemple de mise en oeuvre de l'invention est réalisé comme décrit ci-après: Un substrat en verre {Corning glass#7059) de 0,5 mm d'épais5 seur est meulé avec un abrasif à base de particules d'alumine dont le diamètre est inférieur à 1 m et les sommets des parties en saillie ainsi formes sont ensuite arrondis avec une solution d'attaque préparée en diluant de l'acide fluorhydrique avec de l'eau pure La surface de cette plaque a été 10 observée au microscope électronique et on a trouvé que les hauteurs des parties en saillie étaient dans la gamme de 0,1 l/m, et les bases des parties en saillie (le côté des bases carrées des parties pyramidales en saillie)se trouvait dans la gamme de 0, 1 l Pm et l'angle au sommet des 15 parties en saillie était dans la gamme d'environ 60 120 degrés L'ensemble des parties en saillie comprenait 15 % de saillies présentant un angle au sommet aigu allant de degrés à 90 degrés et 85 % de saillies avec un angle au sommet obtus allant de plus de 90 degrés à 120 degrés et, 20 parmi celles-ci, les parties en saillie avec l'angle obtus
précédent avaient une hauteur de 0,1 0,5 p m.
Une solution préparée en dissolvant Sn C 14 5 H 20 et Sb C 14 dans de l'alcool a été pulvérisée sur les deux supports en verre 25 précédents et sur un support en verre qui n'a pas été dépoli avec l'abrasif et un film d'oxyde d'étain de 1500 A d'épaisseur a été développé sur ceux-ci à une température de substrat de 400 C Ensuite, une couche de silicium amorphe a été déposée
sur chacun des trois substrats dans un appareil de décompo30 sition par décharge à effluves du type à plaques parallèles.
On a développé une couche p sous une condition telle que le pourcentage de B 2 H 6/Si H 4 était de 0,5 % et le rapport Si H 4/CH 4 de 7/3 en utilisant comme matériau gazeux de départ % de Si H 4 dilué avec de l'hydrogène et 1000 ppm de B 2 H 6 35 dilué avec CH 4 et-de l'hydrogène Ensuite, on a développé
2551267 7
une couche i à partir de 10 % de Si H 4 dilué avec de l'hydrogène et une couche N sous une condition telle que le pourcentage de PH 3/Si H 4 était de 0,5 %, en utilisant comme matériau gazeux
de départ 1000 ppm de PH 3 dilué avec de l'hydrogène.
Les épaisseurs des films des couches respectives ainsi obteO o o nues étaient de 100 A, 5000 A et 300 A Dans ce cas, la température de chacun des substrats était de 250 C et la puissance électrique de la décharge à effluves était de 0,1 W/cm 2. 10 Parmi ces trois substrats préparés comme ci-dessus, les deux substrats (le substrat soumis audit polissage et le substrat non soumis audit polissage) ont été utilisés avec un film O d'oxyde d'indium (contenant 5 % d'étain) de 3000 A formé sur 15 chacun de ceux-ci par un procédé de dépôt par vaporisation d'électrons De plus chacun de ces deux substrats et celui restant ont été munis d'un film d'Ag d'environ 1 micron d'épaisseur formé sur ceux-ci par un procédé de dépôt par vaporisation pour produire les transducteurs respectifs Ces transducteurs, 20 qui avaient chacun une dimension de 2 mm au carré ont été soumis à des mesures qui ont donné les propriétés caractéristiques suivantes La lumière utilisée pour la mesure était une lumière solaire artificielle de 100 m W/cm 2 d'intensité
ayant un spectre de AMI.
; y ourant de Tension en Tracteur de Efficacité court circuit ligne de la ||circuit ouvert courbe conversion _ (m A/cm)2 () Transducteur 1 19,6 82 0,62 O 9,6 Transducteur 2 17,8 0,82 0,60 8,7 I Transducteur 3 14,2 0,85 0, 61 7,3
___ __ _ _ __ __ __
2551267,
Le transducteur 3 est tel que le support en verre de celuici n'a pas une surface rugueuse Le transducteur 1 et le transducteur 2 sont tels que leurs supports en verre ont des surfaces rugueuses De plus, le transducteur 1 est tel que la couche conductrice transparente d'oxyde d'indium précédente est interposée entre la couche de silicium amorphe et l'électrode en argent Ainsi, dans chacun des cas des transducteurs 1 et 2, le trajet optique d'une lumière de grande longueur d'onde est largement allongé par les parties 10 en saillie dont les angles verticaux sont des angles aigus et par les parties en saillie dont les angles verticaux sont des angles obtus mais qui ont une faible hauteur de sorte
qu'on peut obtenir un accroissement du courant de court-circuit.
Dans ce cas, puisque le transducteur 1 est muni d'une seconde 15 couche conductrice transmettrice, le courant de court-circuit est plus élevé que celui du transducteur 2 Le profil en coupe des surfaces rugueuses du substrat en verre de chacun des transducteurs 1 et 2 a été observé au microscope électronique et ceci a confirmé que les hauteurs et les angles verti20 caux de sensiblement toutes les parties en saillie satisfont
à la formule ( 1).
Ainsi l'invention peut assurer différents effets comme décrits ci-après pour produire un transducteur photo-électrique 25 qui présente une stabilité de conversion élevée en fonctionnement et qui est d'un prix bas.
(a) Du fait que la surface du substrat transmetteur qui se trouve sur le côté opposé à la surface de réception de la 30 lumière est réalisée sous forme d'une surface rugueuse, la surface rugueuse empêche la couche transductrice photo-électrique d'être salie par la poussière et d'être usée ou endommagée et allonge le trajet du rayon lumineux pénétrant dans la couche transductrice de sorte que l'on peut obtenir un transduc35 teur photo-électrique qui présente une efficacité de conversion
2551267;
photo-électrique élevée.
(b) Lorsque l'angle au sommet de la partie en saillie de la surface rugueuse du substrat est égal à 90 degrés ou moins, un trajet optique allongé peut être obtenu dans la couche transductrice photo-électrique et une efficacité de conversion
photo-électrique plus élevée peut être obtenue.
(c) Lorsque l'angle au sommet de la partie en saillie est un angle obtus et qu'en même temps la hauteur de la saillie est fixée en-dessous d'une certaine valeur obtenue par la formule ( 1) précédente, l'allongement du trajet de la totalité des rayons lumineux pénétrant dans la couche transductrice peut être assuré De plus, lorsque l'angle au sommet obtus 15 de la partie en saillie est rendu plus grand, la formation de la surface arrière de la couche transductrice photo-électrique peut être rendue plus facile et, en même temps, la réflexion de la lumière sur la surface arrière de la couche transductrice photo-électrique peut être accrue et la quantité 20 de lumière réfléchie qui se trouve confinée dans la couche transductrice sans fuite vers l'extérieur peut être accrue de sorte que l'absorption optique dans la couche transductrice
peut être accrue.
(d) En interposant la couche conductrice transmissive entre la couche semi-conductrice et la couche d'électrode arrière, le taux de réflexion sur la surface arrière de la couche de transmission photo-électrique peut être accru et la limite supérieure de la hauteur de la partie en saillie est rendue 30 plus large, ce qui se traduit par une production plus facile du transducteur de l'invention et, de plus, une diffusion ou un alliage en phase solide à température élevée entre l'électrode conductrice arrière (dans le cas du métal) et la couche semi-conductrice, peut être empêchée. 35 (e) La formation de la surface irrégulière du substrat transmetteur est facile et même si l'épaisseur du film de la couche
semi-conductrice est rendue plus fine afin d'obtenir une détérioration induite légère du film mince amorphe du transducteur photo-électrique de la présente invention, l'efficacité de la conversion photo-électrique de celui-ci n'est pas réduite.

Claims (8)

Revendications
1 Un transducteur photo-électrique, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un substrat de transmission de la lumière ( 100) ayant une surface comparativement plane ( 120) sur son côté de réception de la lumière et une surface rugueuse ( 140) sur son côté opposé et une couche transductrice photo-électrique ( 40) prévue sur la
surface rugueuse du substrat.
2 Un transducteur photo-électrique selon la revendication 10 1, caractérisé en ce que le substrat de transmission de la lumière
( 100) est un substrat en verre.
3 Un transducteur photo-électrique selon la revendication 15 1, caractérisé en ce que la couche transductrice photo-électrique ( 40) comporte au moins une couche conductrice assurant la transmission de la lumière ( 42), une couche semi-conductrice
( 43) et une couche conductrice formant électrode arrière 20 ( 44).
4 Un transducteur photo-électrique selon la revendication 3,
caractérisé en ce que la couche conductrice formant l'électrode 25 arrière ( 44) comporte une seconde couche conductrice de transmission de la lumière ( 44 a) et une couche conductrice ( 44 b).
Un transducteur photo-électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface rugueuse ( 140) comporte un grand nombre de parties en saillie ( 130), chacune de ces parties en saillie étant telle que sa forme en coupe soit un triangle comme par exemple du type en pyramide, du type
en toit à deux pentes ou du type en cône.
6 Un transducteur photo-électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche transductrice photo-électrique
( 40) présente une épaisseur sensiblement uniforme.
7 Un transducteur photo-électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle vertical de la partie en saillie
( 130) de la surface rugueuse ( 140) est égale à 90 degrés 10 ou moins.
8 Un transducteur photo-électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie en saillie ( 130) de la surface 15 rugueuse ( 140) présente un angle vertical 2 e supérieur à degrés et en ce que la hauteur h de la partie en saillie est inférieure à (x-y) cos e + t (x-y) cos e + g tg ( 180-2 E) 2 cos 2 tg e dans laquelle si l'indice de réfraction des couches respectives de la couche transductrice photo-électrique et l'épais25 seur de celles-ci sont N 2, N 3 ni et d 2, t d 3 di, respectivement et l'indice de réfraction du substrat transparent est nl,
2551267,
d 2 + x = d 3 + + di tg O ni n 2 n 1 n 3 cos e cos e y = d 2 + d 3 + 1 -( l COS i) n 3 z ni cos e ni 1 -( i cos e) ni + di 1 3
9 Un transducteur photo-électrique selon l'une quelconque des revendications 6 et 7,
caractérisé en ce que la hauteur h de la partie en saillie ( 130) de la surface rugueuse ( 140) est supérieure à 8 tg e n 1
FR8413348A 1983-08-29 1984-08-29 Transducteur photo-electrique Expired FR2551267B1 (fr)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58157489A JPH0680837B2 (ja) 1983-08-29 1983-08-29 光路を延長した光電変換素子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2551267A1 true FR2551267A1 (fr) 1985-03-01
FR2551267B1 FR2551267B1 (fr) 1987-08-28

Family

ID=15650799

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR8413348A Expired FR2551267B1 (fr) 1983-08-29 1984-08-29 Transducteur photo-electrique

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4644091A (fr)
JP (1) JPH0680837B2 (fr)
DE (1) DE3431603C2 (fr)
FR (1) FR2551267B1 (fr)
IT (1) IT1179083B (fr)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2578359A1 (fr) * 1984-12-21 1986-09-05 Licentia Gmbh Cellule solaire a couche mince avec la structure n-i-p et son procede de fabrication
EP0202829A1 (fr) * 1985-05-09 1986-11-26 Exxon Research And Engineering Company Dispositif photoconducteur
EP0260152A2 (fr) * 1986-09-12 1988-03-16 Canon Kabushiki Kaisha Structure organique conductrice
EP0334330A2 (fr) * 1988-03-22 1989-09-27 Hitachi, Ltd. Elément de conversion opto-électrique et méthode de fabrication
WO2008133770A1 (fr) 2007-04-26 2008-11-06 Guardian Industries Corp. Électrode avant comprenant un revêtement conducteur transparent sur un substrat en verre à motifs destinée à être utilisée dans un dispositif photovoltaïque et son procédé de fabrication

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6068663A (ja) * 1983-09-26 1985-04-19 Komatsu Denshi Kinzoku Kk アモルフアスシリコン太陽電池
JP2706113B2 (ja) * 1988-11-25 1998-01-28 工業技術院長 光電変換素子
DE4124795C2 (de) * 1990-07-27 1994-12-22 Fraunhofer Ges Forschung Verwendung eines Solarmoduls
JPH0793450B2 (ja) * 1990-09-19 1995-10-09 株式会社日立製作所 コルゲート型太陽電池
US5098482A (en) * 1990-11-07 1992-03-24 Solarex Corporation Vertical junction solar cell
US5272356A (en) * 1991-11-12 1993-12-21 Hughes Aircraft Company Multiple quantum well photodetector for normal incident radiation
US5261970A (en) * 1992-04-08 1993-11-16 Sverdrup Technology, Inc. Optoelectronic and photovoltaic devices with low-reflectance surfaces
US6207890B1 (en) 1997-03-21 2001-03-27 Sanyo Electric Co., Ltd. Photovoltaic element and method for manufacture thereof
JPH1168158A (ja) 1997-08-20 1999-03-09 Sanyo Electric Co Ltd 窒化ガリウム系化合物半導体装置
US6335479B1 (en) * 1998-10-13 2002-01-01 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Protective sheet for solar battery module, method of fabricating the same and solar battery module
AUPP699798A0 (en) * 1998-11-06 1998-12-03 Pacific Solar Pty Limited Thin films with light trapping
DE10040459A1 (de) * 2000-08-18 2002-03-21 Infineon Technologies Ag PIN-Fotodiode in einer vertikal strukturierten Schichtenfolge und Verfahren zur Herstellung einer PIN-Diode
US8076571B2 (en) 2006-11-02 2011-12-13 Guardian Industries Corp. Front electrode for use in photovoltaic device and method of making same
US7964788B2 (en) 2006-11-02 2011-06-21 Guardian Industries Corp. Front electrode for use in photovoltaic device and method of making same
US8203073B2 (en) 2006-11-02 2012-06-19 Guardian Industries Corp. Front electrode for use in photovoltaic device and method of making same
US8334452B2 (en) 2007-01-08 2012-12-18 Guardian Industries Corp. Zinc oxide based front electrode doped with yttrium for use in photovoltaic device or the like
US7888594B2 (en) 2007-11-20 2011-02-15 Guardian Industries Corp. Photovoltaic device including front electrode having titanium oxide inclusive layer with high refractive index
WO2009120330A2 (fr) * 2008-03-25 2009-10-01 Corning Incorporated Substrats pour photovoltaïques
US9299863B2 (en) * 2008-05-07 2016-03-29 The Hong Kong University Of Science And Technology Ultrathin film multi-crystalline photovoltaic device
JP5618465B2 (ja) * 2008-05-29 2014-11-05 京セラ株式会社 薄膜太陽電池モジュール
EP2161758A1 (fr) * 2008-09-05 2010-03-10 Flexucell ApS Cellule solaire et son procédé de fabrication
US8022291B2 (en) 2008-10-15 2011-09-20 Guardian Industries Corp. Method of making front electrode of photovoltaic device having etched surface and corresponding photovoltaic device
US20110126890A1 (en) * 2009-11-30 2011-06-02 Nicholas Francis Borrelli Textured superstrates for photovoltaics
US8663732B2 (en) * 2010-02-26 2014-03-04 Corsam Technologies Llc Light scattering inorganic substrates using monolayers
CN111883667B (zh) * 2020-08-28 2022-06-10 电子科技大学 一种基于负热膨胀效应的柔性光电探测器及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4147564A (en) * 1977-11-18 1979-04-03 Sri International Method of controlled surface texturization of crystalline semiconductor material
US4162928A (en) * 1978-09-29 1979-07-31 Nasa Solar cell module
US4253882A (en) * 1980-02-15 1981-03-03 University Of Delaware Multiple gap photovoltaic device
GB2135512A (en) * 1983-01-12 1984-08-30 Semiconductor Energy Lab Semiconductor photoelectric conversion device light-transparent substrate therefor and their manufacturing methods

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3973994A (en) * 1974-03-11 1976-08-10 Rca Corporation Solar cell with grooved surface
US4162505A (en) * 1978-04-24 1979-07-24 Rca Corporation Inverted amorphous silicon solar cell utilizing cermet layers
US4202704A (en) * 1978-12-13 1980-05-13 International Business Machines Corporation Optical energy conversion
JP60041878B2 (en) * 1979-02-14 1985-09-19 Sharp Kk Thin film solar cell
DE2938260A1 (de) * 1979-09-21 1981-03-26 Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München Halbleiterbauelement fuer die umsetzung von licht in elektrische energie
US4377723A (en) * 1980-05-02 1983-03-22 The University Of Delaware High efficiency thin-film multiple-gap photovoltaic device
JPS5749278A (en) * 1980-09-08 1982-03-23 Mitsubishi Electric Corp Amorphous silicone solar cell
DE3048381C2 (de) * 1980-12-22 1985-09-05 Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München Dünnschicht-Solarzelle
US4571448A (en) * 1981-11-16 1986-02-18 University Of Delaware Thin film photovoltaic solar cell and method of making the same
CA1209681A (fr) * 1982-08-04 1986-08-12 Exxon Research And Engineering Company Dispositif photovoltaique a couche mince utilisant des surfaces a structure aleatoire obtenues par lithographie
US4554727A (en) * 1982-08-04 1985-11-26 Exxon Research & Engineering Company Method for making optically enhanced thin film photovoltaic device using lithography defined random surfaces
JPS59123283A (ja) * 1982-12-28 1984-07-17 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 光電変換装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4147564A (en) * 1977-11-18 1979-04-03 Sri International Method of controlled surface texturization of crystalline semiconductor material
US4162928A (en) * 1978-09-29 1979-07-31 Nasa Solar cell module
US4253882A (en) * 1980-02-15 1981-03-03 University Of Delaware Multiple gap photovoltaic device
GB2135512A (en) * 1983-01-12 1984-08-30 Semiconductor Energy Lab Semiconductor photoelectric conversion device light-transparent substrate therefor and their manufacturing methods

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
APPLIED PHYSICS LETTERS, vol. 41, no. 7, 1 Octobre 1982, New York, USA; P.G. BORDEN et al. "Silicon solar cell with a novel low-resistance emitter structure", pages 649-651 *
IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES, vol. ED-29, no. 2, Février 1982, New York, USA; E. YABLONOVITCH et al. "Intensity enhancement in textured optical sheets for solar cells", pages 300-305 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2578359A1 (fr) * 1984-12-21 1986-09-05 Licentia Gmbh Cellule solaire a couche mince avec la structure n-i-p et son procede de fabrication
EP0202829A1 (fr) * 1985-05-09 1986-11-26 Exxon Research And Engineering Company Dispositif photoconducteur
EP0260152A2 (fr) * 1986-09-12 1988-03-16 Canon Kabushiki Kaisha Structure organique conductrice
EP0260152A3 (en) * 1986-09-12 1989-07-19 Canon Kabushiki Kaisha Organic conductive medium
EP0334330A2 (fr) * 1988-03-22 1989-09-27 Hitachi, Ltd. Elément de conversion opto-électrique et méthode de fabrication
EP0334330A3 (fr) * 1988-03-22 1990-09-26 Hitachi, Ltd. Elément de conversion opto-électrique et méthode de fabrication
US5024953A (en) * 1988-03-22 1991-06-18 Hitachi, Ltd. Method for producing opto-electric transducing element
WO2008133770A1 (fr) 2007-04-26 2008-11-06 Guardian Industries Corp. Électrode avant comprenant un revêtement conducteur transparent sur un substrat en verre à motifs destinée à être utilisée dans un dispositif photovoltaïque et son procédé de fabrication
EP2372777A3 (fr) * 2007-04-26 2012-05-30 Guardian Industries Corp. Électrode frontale incluant un revêtement conducteur transparent revêtu sur un substrat de verre à motifs pour une utilisation dans un dispositif photovoltaïque et procédé de fabrication

Also Published As

Publication number Publication date
IT8467858A1 (it) 1986-02-28
JPH0680837B2 (ja) 1994-10-12
US4644091A (en) 1987-02-17
DE3431603C2 (de) 1994-07-07
FR2551267B1 (fr) 1987-08-28
DE3431603A1 (de) 1985-03-14
IT1179083B (it) 1987-09-16
IT8467858A0 (it) 1984-08-28
JPS6049679A (ja) 1985-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2551267A1 (fr) Transducteur photo-electrique
EP2786105B1 (fr) Detecteur infrarouge a base de micro-planches bolometriques suspendues
EP1247301B1 (fr) Dispositif de photodétection à microrésonateur metalsemiconducteur vertical et procédé de fabrication de ce dispositif
CA1211826A (fr) Production d'une pile solaire en couche mince a reflecteur hors contact
EP0395492A1 (fr) Procédé pour améliorer la réponse spectrale d'une structure photoconductrice, cellule solaire et structure photoréceptive améliorées
EP1525624B1 (fr) Dispositif de photodétection de type msm et à cavite résonnante comprenant un miroir à réseau d'électrodes metalliques
FR2533755A1 (fr) Photodetecteur et son procede de fabrication
EP2865017B1 (fr) Structure semiconductrice comportant une zone absorbante placée dans une cavité focalisante
EP2476143B1 (fr) Photomelangeur pour la generation de rayonnement terahertz
JPS5972779A (ja) 薄膜半導体および製法
FR2969388A1 (fr) Dispositif de photodetection.
EP0007878A1 (fr) Générateur photovoltaique
EP0001728A1 (fr) Diode émettrice et réceptrice de lumière notamment pour télécommunications optiques
CA2887442C (fr) Photocathode semi-transparente a taux d'absorption ameliore
EP2801115B1 (fr) Dispositif de photodétection
FR2545271A1 (fr) Dispositif de production d'images presentant un rendement quantique ameliore et son procede de fabrication
FR2748604A1 (fr) Photodetecteur a structure optique resonnante avec un reseau
EP0011021B1 (fr) Procédé de réalisation de composants semi-conducteurs présentant des propriétés de conversion optoélectroniques
FR3100086A1 (fr) Photodétecteur
EP3629385A1 (fr) Procédé de fabrication d'un dispositif optoélectronique d'émission de lumière infrarouge comportant une couche active à base d'étain-germanium
EP3703138B1 (fr) Structure de détection de rayonnement électromagnétique à haute efficacité d'absorption et un procédé de fabrication d'une telle structure
JP2723230B2 (ja) 半導体装置
FR2536911A1 (fr) Photodetecteur
EP0142891A1 (fr) Dispositif à couplage de charges sensible au rayonnement infrarouge et procédé de réalisation d'un tel dispositif
WO2013030482A1 (fr) Dispositif reflecteur pour face arriere de dispositifs optiques

Legal Events

Date Code Title Description
ST Notification of lapse