PL170389B1 - Sposób i urządzenie do wytwarzania cienkich gradientowych okien optycznych dla bateri i na bazie arsenku galu - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania cienkich gradientowych okien optycznych dla baterii słonecznych na bazie arsenku galu, znamienny tym, że nasycony roztwór ciekły czteroskładnikowych związków półprzewodnikowych AniBv o równoważnej mu przerwie energetycznej większej od przerwy energetycznej arsenku galu, umieszcza się w pierwszej fazie nad pionowo ustawionym podłożem, a następnie ześlizguje się po nim przy temperaturze nasycenia i wytwarza przy tym cienką warstwę przejściową o strukturze gradientowego okna optycznego dla transmisji światła do obszaru ładunku przestrzennego elementu fotowoltaicznego.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do wytwarzania cienkich gradientowych okien optycznych dla baterii słonecznych na bazie arsenku galu w oparciu o związki gal-ind-fosfor-arsen.

Dotychczas w technice okna optyczne spełniają bardzo ważną rolę w podnoszeniu sprawności elementów fotowoltaicznych. Najczęściej w dotychczasowej praktyce stosuje się okna typu aluminium-gal-arsen, charakteryzujące się większą przerwą energetyczną niż arsenek galu. Warstwy tego typu uzyskuje się metodami epitoksjalnymi. Znane są również elementy fotowoltaiczne o dużej sprawności z warstwami przejściowymi na bazie związków aluminiumgal-arsen, na przykład z publikacji L. Mayet et all. Proc. of the Nineteenth IEEE Phetoroltaic Specialists Conference New Orleans, May 4-8. 1987. Jednakże związki zawierające aluminium mimo stosunkowo dużej prostoty otrzymywania, charakteryzują się z tymi własnościami eksploatacyjnymi, między innymi szybką degradacją ze względu na utlenianie się. Stosowanie specjalnych zabezpieczeń powierzchni baterii słonecznych znacznie zwiększa koszty ich produkcji. Podobne zalety dla transmisji światła do złącz p-n mają również alternatywne materiały typu gal-ind-fosfor-arsen. Jednakże tradycyjne metody epitaksjalne napotykają na szereg trudności, głównie ze względu na problemy zapewnienia dobrego dopasowania sieciowego - duża czułość liquidusa na zmiany solidusa na przykład według pozycj i V.V. Kuznetsov, P.P. Moskvin, V.S. Sorokin, Nierovnoviesnyje javlenija pri żidkostnoj gietersepitoksji połuprovodnikovych tviordych rastvorov, Moskwa, “Metallurgia”, 1991. Znane są również urządzenia grafitowe do przeprowadzania syntezy cienkich warstw epitaksjalnych z fazy ciekłej, na przykład z podręcznika pod redakcją K. Sangwala “Wzrost kryształów”, Wyższa Szkoła Pedagogiczna, Częstochowa 1989, s. 484, składające się z ruchomych i nieruchomych części, pozwalających w odpowiedni sposób kontaktować ciekły roztwór z podłożami monokrystalicznymi.

Istotą wytwarzania cienkich gradientowych okien optycznych dla baterii słonecznych na bazie arsenku galu według sposobu, jest to, że nasycony roztwór ciekły czteroskładnikowych związków półprzewodnikowych A^mB^v o równoważnej mu przerwie energetycznej większej od przerwy energetycznej arsenku galu, umieszczony jest w pierwszej fazie nad pionowo ustawionym podłożem, a następnie ześlizguje się po nim przy temperaturze nasycenia i wytwarza

170 389 przy tym cienkąwarstwę przejściowąo strukturze gradientowego okna optycznego dla transmisji światła do obszaru ładunku przestrzennego elementu fotowoltaicznego.

Istotą urządzenia do wytwarzania cienkich gradientowych okien optycznych dla baterii słonecznych na bazie arsenku galu, składającego się z nieruchomych części oraz ruchomego sliderajest to, że komory roztworowe umieszczone sąjedna nad drugą i rozdzielone przesuwnym sliderem z komorą roztworową, w której pionowo usytuowane jest podłoże monokrystaliczne, wchodzące poprzez przesuw slidera w kontakt z roztworem w komorze, ześlizgujący się swobodnie po jego powierzchni do komory roztworowej.

Korzystnym skutkiem wynalazku jest to, że poprzez specjalną geometrię sposobu kontaktowania ciekłego roztworu wieloskładnikowego z binarnym podłożem, w prosty, powtarzalny i tani sposób można wytwarzać gradientowe warstwy przejściowe na powierzchni tego podłoża. Poprzez odpowiedni dobór składu roztworu i warunków procesu można profilować gradient przerwy energetycznej tej warstwy, mogącej pełnić rolę okna optycznego elementu fotowoltaicznego.

Urządzenie według wynalazku przedstawione jest na schematycznym rysunku w przekroju osiowym.

Sposobem według wynalazku Wytworzono gradientowe okno optyczne Ga-In-P-As na powierzchni arsenku galu o orientacji <111> A przy temperaturze 800°C. Czteroskładnikowy roztwór 1 Ga-In-P-As umieszcza się w komorze 2 roztworowej z komorą 3, w której znajduje się polikrystaliczny fosforek galu 4, służący do dosycania roztworu 1 ciekłego. Po osiągnięciu stanu nasycenia roztworu, slider 5 kasety 6 popycha się w kierunku komory 2 roztworowej do oporu. Operacja ta umożliwia swobodny ześlizg roztworu 1 po powierzchni pionowo ustawionego podłoża 7 GaAs <111> A w komorze 8. Roztwór spada swobodnie do komory 9 w dolnej części obudowy kasety 6. Przez okres ześlizgu roztworu 1 na powierzchni podłoża 7 powstaje cienka gradientowa warstewka czteroskładnikowego roztworu stałego Ga_xIn1-xPyAs1-y. Dobierając odpowiedni skład ciekłego roztworu można wytwarzać heterostruktury o walorach dogodnych do transmisji światła w strukturach baterii słonecznych na bazie GaAs.

170 389

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania cienkich gradientowych okien optycznych dla baterii słonecznych na bazie arsenku galu, znamienny tym, że nasycony roztwór ciekły czteroskładnikowych związków półprzewodnikowych AⁱⁿB^v o równoważnej mu przerwie energetycznej większej od przerwy energetycznej arsenku galu, umieszcza się w pierwszej fazie nad pionowo ustawionym podłożem, a następnie ześlizguje się po nim przy temperaturze nasycenia i wytwarza przy tym cienką warstwę przejściową o strukturze gradientowego okna optycznego dla transmisji światła do obszaru ładunku przestrzennego elementu fotowoltaicznego.
2. 2. Urządzenie do wytwarzania cienkich gradientowych okien optycznych dla baterii słonecznych na bazie arsenku galu składające się z nieruchomych części oraz ruchomego slidera, znamienne tym, że komory (2 i 9) roztworowe umieszczone są jedna nad drugą i rozdzielone przesuwnym sliderem (5) z komorą (8) roztworową, w której pionowo usytuowane jest podłoże (7) monokrystaliczne wchodzące poprzez przesuw slidera (5) w kontakt z roztworem w komorze (2) ześlizgujący się swobodnie po jego powierzchni do komory (9) roztworowej.