RU2004121812A - Наноструктурный солнечный элемент и способ его изготовления - Google Patents

Claims (5)

1. Наноструктурный солнечный элемент, содержащий подложку, полупроводниковый слой, электроды, и пассивирующую изоляцию, отличающийся тем, что в качестве подложки применена металлическая лента 1 (положительный электрод солнечного элемента) с нанесенной на нее металлической пленкой вольфрама 2, полупроводниковый слой сформирован из наноструктурного кремниевого кластерного порошка 3 с размером зерен от 20 до 100 нм, причем концентрация легирующих примесей п-типа проводимости в полупроводниковой пленке лежит в пределах от 10¹⁴ до 10¹⁶ см^-3, толщина полупроводникового слоя лежит в пределах 10-1 мкм и равна толщине объемного заряда перехода, образованного вольфрамовой 2 и кремниевой пленками 3, а на поверхности кремниевой пленки выполнена высоколегированная пленка 4 из двуокиси олова п⁺-типа проводимости, толщиной 0,2-1,0 мкм и степенью легирования от 10¹⁸ до 10²⁰ см^-3, на поверхности которой в свою очередь выполнена сетка 5 металлического контакта (отрицательный электрод солнечного элемента).

2. Наноструктурный солнечный элемент по п.1, отличающийся тем, что полупроводниковый слой выполнен из последовательно нанесенных слоев из разных кластерных полупроводниковых порошков, причем ближний по отношению к металлической пленке 2 слой 6 выполнен из кластеров германий-кремний р- или п-типа проводимости, затем расположен слой кластеров кремния 7 собственного р-типа проводимости, а сверху этих слоев сформирован слой 8 из кластерного порошка карбида кремния п-типа проводимости.

3. Наноструктурный солнечный элемент по п.1, отличающийся тем, что полупроводниковый слой выполнен из смеси кластерных полупроводниковых порошков: германий-кремния, кремния и карбида кремния, причем весовая часть каждого из порошков лежит в пределах от 1/3 до 1/2.

4. Способ изготовления наноструктурного солнечного элемента, включающий технологические операции формирования на металлической ленте 1 металлических контактов 2, полупроводниковых слоев 3, прозрачной проводящей пленки 4 и электродов солнечного элемента 5, отличающийся тем, что операции формирования металлических контактов 2 и полупроводниковых слоев 3 выполняют в единой вакуумной системе 9, для чего исходную металлическую ленту 1 непрерывно подают в эту вакуумную систему 9 через герметичный вакуумный затвор 10, затем на нее непрерывным или импульсно-периодическим методом наносят металлический вольфрамовый электрод 2 с помощью вакуумного термического распыления, на подогретую с помощью нагревателя 11 до 300-400°С ленту 1 электростатическим напылением под напряжением 1-10 кВ из вибробункеров 12 наносят полупроводниковые слои из наноструктурных полупроводниковых порошков 6-8 и прозрачный электрод 4 из двуокиси олова легированной фосфором, сформированную структуру металлическая лента 1 - вольфрамовый контакт 2 - полупроводниковые пленки 3 - прозрачный электрод 4 подвергают лазерному отжигу с помощью сканирующей лазерной системы 13 при плотности мощности лазерного излучения 10⁷-10⁸ Вт/см² и длительности лазерного воздействия от 1 мкс до 100 нс соответственно, полученную ленточную структуру выводят из вакуумной системы через герметичный вакуумный затвор 10, на нее с помощью установок трафаретной печати 14 и 15 последовательно наносят толстопленочные сетчатые отрицательные электроды 5 и внешние контакты, которые вжигают в конвейерных термических печах 16 и 17 в восстановительной атмосфере при температуре 300-500°С и 200-400°С соответственно, полученную ленту ламинируют между полимерными лентами - упрочняющим основанием 18 и прозрачной защитой 19 лицевой поверхности солнечного элемента, затем ленту подвергают лазерной раскройке на солнечные элементы, а к электродам и подложке полученных солнечных элементов присоединяют электрические выводы.

5. Способ изготовления наноструктурного солнечного элемента по п.4, отличающийся тем, что наноструктурные порошки 6-8 поступают в вибробункеры 12 непосредственно из расположенных над ними реакторов с высокотемпературной плазмой, возбуждаемой высокочастотным электромагнитным полем или лазерным излучением.