RU192815U1 - Тонкопленочный фотоэлектрический элемент на основе структуры ZnO/CuO - Google Patents
Тонкопленочный фотоэлектрический элемент на основе структуры ZnO/CuO Download PDFInfo
- Publication number
- RU192815U1 RU192815U1 RU2019120035U RU2019120035U RU192815U1 RU 192815 U1 RU192815 U1 RU 192815U1 RU 2019120035 U RU2019120035 U RU 2019120035U RU 2019120035 U RU2019120035 U RU 2019120035U RU 192815 U1 RU192815 U1 RU 192815U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- zno
- thin film
- photovoltaic cell
- thin
- glass substrate
- Prior art date
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 claims abstract description 4
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 6
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 claims description 5
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 3
- -1 for example Substances 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract 1
- 150000003376 silicon Chemical class 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 5-phenyl-2h-tetrazole Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=NNN=N1 MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229910021423 nanocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 1
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229940105296 zinc peroxide Drugs 0.000 description 1
Images
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
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
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
Полезная модель относится к области электроники и может быть использована при конструировании тонкопленочных солнечных элементов. Заявленный фотоэлектрический элемент представляет собой стеклянную подложку, на которую методом магнетронного распыления последовательно нанесены нижний сплошной электрод, фотопреобразующий слой, представляющий собой p-n-переход на основе структуры ZnO/CuO, и верхний электрод, выполненный в виде сетки.Технический результат состоит в повышении эффективности преобразования солнечной энергии в электрическую в видимом диапазоне излучения при использовании достаточно простой технологии изготовления.
Description
Полезная модель относится к области электроники и может быть использована при конструировании тонкопленочных солнечных элементов. Известен солнечный элемент на основе тонких пленок теллурида кадмия (заявка WO2012013155, опубликованная 02.02.2012), представляющий собой многослойную структуру из стеклянной подложки, прозрачного электропроводящего слоя, последовательно нанесенных на прозрачный электрод CdS и CdTe, переходного слоя и верхнего электрода. Главный недостаток таких солнечных элементов заключается в сильной токсичности кадмия и теллура, что приводит к проблемам с их утилизацией.
Также известен солнечный элемент на основе кремния (патент № 2569164, H01L31/075, заявка № 2013116584/28, опубликованная 27.10.2014). Данный тонкопленочный солнечный элемент состоит из стеклянной подложки, электропроводящей светопрозрачной пленки, p-слоя из микрокристаллического гидрогенизированного кремния в виде твердого раствора, i-слоя из аморфного гидрогенизированного кремния, n-слоя из гидрогенизированного кремния и тыльного электропроводящего слоя. Данное изобретение обладает повышенной эффективностью преобразования. Недостатком таких солнечных элементов является необходимость использования особо чистого кремния, что усложняет процесс изготовления.
В качестве прототипа выбран солнечный элемент, содержащий расположенную на подложке фотопреобразующую структуру на основе аморфного гидрогенизированного кремния, представляющую собой p-i-n переход с 1-3% нанокристаллическими включениями кремния и с двухсторонним электродным покрытием на основе оксида цинка (патент № 127516, H01L31/00, заявка 2012148264/28, дата публикации 13.11.2012), являющийся наиболее близким к представленному изобретению по числу существенных признаков.
Существенными недостатками таких элементов являются невысокий коэффициент полезного действия, показывающий эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую, и сложность производства i-области высокой чистоты. Еще один недостаток заключается в эффекте Штебеля-Вронского, то есть в деградации физических свойств элемента под действием солнечного излучения. Кроме того, данный фотоэлектрический преобразователь достаточно трудно производить массово из-за сложной слоистой структуры.
Технический результат - создание тонкопленочного фотоэлектрического преобразователя на основе структуры ZnO/CuO с повышенным коэффициентом преобразования энергии солнца в электрическую энергию в видимом диапазоне излучения, простой структурой, обеспечивающей технологичность его изготовления.
Технический результат достигается тем, что тонкопленочный фотоэлектрический элемент, содержащий стеклянную подложку, электрод и фотопреобразующую структуру, согласно полезной модели, на стеклянную подложку методом магнетронного распыления последовательно нанесены нижний сплошной электрод, фотопреобразующий слой, представляющий собой p-n-переход, выполненный на основе тонких пленок оксида цинка и оксида меди, и верхний электрод, выполненный в виде сетки, электроды выполнены из металла, например, Cr, Cu, Al.
Полезная модель поясняется чертежом, где представлена схема фотоэлектрического преобразователя. Тонкопленочный солнечный элемент состоит из стеклянной подложки 1, на которую методом магнетронного распыления последовательно нанесены нижний сплошной электрод 2, затем фотопреобразующий слой, представляющий собой p-n-переход и состоящий из тонких пленок оксида меди 3 с толщиной порядка 300 нм, оксида цинка 4 с толщиной порядка 500 нм, далее верхний сетчатый электрод 5, выполненный с использованием маски. В качестве материала электродов может быть применен металл, например, Cu, Cr, Al.
Направление солнечного излучения показано стрелками.
Применяемые в фотопреобразующем слое материалы являются достаточно распространенными на Земле, а также не являются токсичными. Ширина запрещенной зоны оксида цинка составляет примерно 3.37 эВ, а оксида меди – 1.2 эВ, что обеспечивает высокое пропускание видимого излучения оксидом цинка и хорошее поглощение его оксидом меди, вследствие чего повышается коэффициент полезного действия. Данную тонкопленочную структуру можно выполнять в едином технологическом цикле, что существенно снижает время на изготовление таких солнечных элементов, а также упрощает производственный процесс.
Преобразование солнечной энергии в электрическую осуществляется фотопреобразующей структурой. При освещении ее светом происходит генерация электронно-дырочных пар. Под воздействием внутреннего поля образующиеся при генерации дырки направляются к p-области, а электроны – к n-области. Таким образом, происходит разделение заряда и возникновение разности потенциалов. Для токосъема применяются электроды.
Тонкопленочные солнечные элементы являются перспективными устройствами для солнечной энергетики. В качестве подложки они позволяют использовать как стекло, так и полимеры, что предоставляет возможность изготавливать их в массовом производстве, а также получать гибкие солнечные элементы.
Claims (1)
- Тонкопленочный фотоэлектрический элемент, содержащий стеклянную подложку, электрод и фотопреобразующую структуру, отличающийся тем, что на стеклянную подложку методом магнетронного распыления последовательно нанесены нижний сплошной электрод, фотопреобразующий слой, представляющий собой p-n-переход, выполненный на основе тонких пленок оксида цинка и оксида меди, и верхний электрод, выполненный в виде сетки, электроды выполнены из металла, например, Cr, Cu, Al.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019120035U RU192815U1 (ru) | 2019-06-27 | 2019-06-27 | Тонкопленочный фотоэлектрический элемент на основе структуры ZnO/CuO |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019120035U RU192815U1 (ru) | 2019-06-27 | 2019-06-27 | Тонкопленочный фотоэлектрический элемент на основе структуры ZnO/CuO |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU192815U1 true RU192815U1 (ru) | 2019-10-02 |
Family
ID=68162408
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019120035U RU192815U1 (ru) | 2019-06-27 | 2019-06-27 | Тонкопленочный фотоэлектрический элемент на основе структуры ZnO/CuO |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU192815U1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112864497A (zh) * | 2021-01-21 | 2021-05-28 | 辽宁大学 | 一种基于阳光促进策略的可充电锌空气电池及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2466496A (en) * | 2008-12-23 | 2010-06-30 | Univ Bolton | Photovoltaic cell based on transition metal oxides of varied band gaps and p/n types |
| CN102610687A (zh) * | 2012-03-09 | 2012-07-25 | 天津理工大学 | 一种p-CuO-n-ZnO太阳能电池及其制备方法 |
| RU127516U1 (ru) * | 2012-11-13 | 2013-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) | Тонкопленочный солнечный элемент |
| RU2569164C2 (ru) * | 2013-04-12 | 2015-11-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Тонкопленочный солнечный элемент |
-
2019
- 2019-06-27 RU RU2019120035U patent/RU192815U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2466496A (en) * | 2008-12-23 | 2010-06-30 | Univ Bolton | Photovoltaic cell based on transition metal oxides of varied band gaps and p/n types |
| CN102610687A (zh) * | 2012-03-09 | 2012-07-25 | 天津理工大学 | 一种p-CuO-n-ZnO太阳能电池及其制备方法 |
| RU127516U1 (ru) * | 2012-11-13 | 2013-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) | Тонкопленочный солнечный элемент |
| RU2569164C2 (ru) * | 2013-04-12 | 2015-11-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Тонкопленочный солнечный элемент |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112864497A (zh) * | 2021-01-21 | 2021-05-28 | 辽宁大学 | 一种基于阳光促进策略的可充电锌空气电池及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TW201203576A (en) | Single junction CIGS/CIS solar module | |
| Patel et al. | Reactive sputtering growth of Co3O4 thin films for all metal oxide device: a semitransparent and self-powered ultraviolet photodetector | |
| CN110544729A (zh) | 一种CdTe双面太阳能电池及其制备方法 | |
| RU192815U1 (ru) | Тонкопленочный фотоэлектрический элемент на основе структуры ZnO/CuO | |
| KR20130111815A (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR100809427B1 (ko) | 광전 변환 소자 및 이의 제조 방법 | |
| KR20130065490A (ko) | 태양전지 모듈 및 이의 제조방법 | |
| CN102628161A (zh) | 用于制造半导体膜和光伏装置的方法 | |
| TW201212248A (en) | A structure of photovoltaic cell | |
| WO2012057604A1 (en) | Nanostructure-based photovoltaic cell | |
| RU127516U1 (ru) | Тонкопленочный солнечный элемент | |
| KR101863068B1 (ko) | 태양전지 및 그 제조방법 | |
| JPS6225275B2 (ru) | ||
| JPH0636429B2 (ja) | ヘテロ接合光電素子及びヘテロ接合光電装置 | |
| KR101765924B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| TWI397185B (zh) | 薄膜太陽能電池及其製作方法 | |
| WO2007094747A1 (fr) | Module photographique intégré à film mince à passages verticaux électrons-trous | |
| JPH0338069A (ja) | 薄膜太陽電池 | |
| RU2569164C2 (ru) | Тонкопленочный солнечный элемент | |
| KR101305603B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| CN108511537B (zh) | 一种太阳能电池 | |
| JP4886116B2 (ja) | 電界効果型の太陽電池 | |
| JP4399844B2 (ja) | 太陽電池 | |
| JP2647969B2 (ja) | 光起電力装置 | |
| KR101536266B1 (ko) | 전자빔을 이용하여 Ga 편석 방지가 가능한 CIGS 광흡수층 제조방법 및 이를 이용한 CIGS 태양전지 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20191030 |