RU2408111C2 - Semiconductor photoelectric generator and method of making said generator - Google Patents

Semiconductor photoelectric generator and method of making said generator Download PDF

Info

Publication number
RU2408111C2
RU2408111C2 RU2009105792/28A RU2009105792A RU2408111C2 RU 2408111 C2 RU2408111 C2 RU 2408111C2 RU 2009105792/28 A RU2009105792/28 A RU 2009105792/28A RU 2009105792 A RU2009105792 A RU 2009105792A RU 2408111 C2 RU2408111 C2 RU 2408111C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wide
junctions
gap
semiconductor photoelectric
generator
Prior art date
Application number
RU2009105792/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009105792A (en
Inventor
Виталий Викторович Заддэ (RU)
Виталий Викторович Заддэ
Дмитрий Семенович Стребков (RU)
Дмитрий Семенович Стребков
Original Assignee
Российская Академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ)
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 Российская Академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ) filed Critical Российская Академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ)
Priority to RU2009105792/28A priority Critical patent/RU2408111C2/en
Publication of RU2009105792A publication Critical patent/RU2009105792A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2408111C2 publication Critical patent/RU2408111C2/en

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: semiconductor photoelectric generator is in form of a contact-switched array of micro-photocells, one or two linear dimensions of which are comparable with diffusion distance of minority charge carriers in the base region with p- or n-type conduction, and the planes of p-n junctions and isotype junctions are perpendicular to the working surface of the generator. The p-n junctions and isotype junctions are in form of a heterojuction with a wide-zone n+ or (p+) layer with an interlayer of tunnel-thin wide-zone film having intrinsic conduction. The entire working surface is coated with an antireflecting, passivating film with up to 5% hydrogen content. The invention also discloses a method of making semiconductor photoelectric generators.
EFFECT: high efficiency and low cost of making photoelectric generators consisting of multiple micro-photocells.
5 cl, 1 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к области конструкции и технологии изготовления оптоэлектронных приборов, а именно полупроводниковых фотоэлектрических преобразователей (ФП).The invention relates to the field of design and manufacturing technology of optoelectronic devices, namely semiconductor photoelectric converters (FP).

Известна конструкция и способ изготовления кремниевых ФП в виде диодной структуры с р-n-переходом на всей рабочей поверхности, токосъемными металлическими контактами к легированному слою в форме гребенки, сплошным тыльным контактом и антиотражающим покрытием на лицевой (рабочей) стороне (книга «Полупроводниковые фотопреобразователи». Васильев A.M., Ландсман А.П., М., «Советское Радио», 1971 г.). Процесс изготовления ФП основан на диффузионном легировании рабочей поверхности фосфором, химическом осаждении никелевого контакта, избирательном травлении контактного рисунка и нанесении антиотражающего покрытия. Недостатком получаемых ФП является сравнительно большая глубина р-n-перехода и, как следствие, невысокое значение их КПД.A known design and method of manufacturing silicon phase transitions in the form of a diode structure with a pn junction on the entire working surface, current collector metal contacts to the doped layer in the form of a comb, a solid back contact and an antireflection coating on the front (working) side (the book "Semiconductor photoconverters" Vasiliev AM, Landsman AP, M., "Soviet Radio", 1971). The FP manufacturing process is based on diffusion doping of the working surface with phosphorus, chemical deposition of the nickel contact, selective etching of the contact pattern and the application of an antireflection coating. The disadvantage of the obtained phase transitions is the relatively large depth of the pn junction and, as a consequence, the low value of their efficiency.

Известна конструкция и способ изготовления кремниевых ФП с мелкозалегающим р-n-переходом на большей части рабочей поверхности и глубоким р-n-переходом под металлическими контактами на рабочей поверхности (Green M.A., Blakers A.W. et al. Improvements in flat-plate and concentrator silicon solar cell efficiency // 19th IEEE Photovolt. Spec. Conf., New Orleans, 1987. - P.49-52). Процесс изготовления включает проведение следующих операций на рабочей поверхности: диффузионное легирование на глубину менее 0,5 мкм, термическое окисление, лазерное скрайбирование канавок, химическое травление кремния в канавках, диффузионное легирование поверхности канавок на глубину более 1 мкм и электрохимическое осаждение никеля и меди в канавки. Недостатком получаемых ФП является поглощение коротковолновой части падающего излучения легированным слоем, имеющим низкий коэффициент собирания носителей тока к р-n-переходу и, как следствие, недостаточно высокое КПД ФП.A known design and method for manufacturing silicon phase transitions with a shallow pn junction on most of the working surface and a deep pn junction under metal contacts on the work surface (Green MA, Blakers AW et al. Improvements in flat-plate and concentrator silicon solar cell efficiency // 19th IEEE Photovolt. Spec. Conf., New Orleans, 1987. - P.49-52). The manufacturing process includes the following operations on the working surface: diffusion alloying to a depth of less than 0.5 microns, thermal oxidation, laser scribing of grooves, chemical etching of silicon in the grooves, diffusion alloying of the surface of the grooves to a depth of more than 1 micron, and electrochemical deposition of nickel and copper into the grooves . The disadvantage of the obtained phase transitions is the absorption of the short-wavelength part of the incident radiation by the doped layer, which has a low carrier collection coefficient for the pn junction and, as a consequence, the low efficiency of the phase transition.

Известна конструкция и способ изготовления ФП с пассивирующей, антиотражающей (просветляющей) пленкой на фоточувствительной поверхности, свободной от легированных слоев и контактов, которые создаются на тыльной стороне в виде чередующихся, сильно легированных областей, образующих р-n-переходы и изотипные переходы (Sinton R.A., Swanson R.M. An optimization study of Si point-contact concentrator solar cell // 19th IEEE Photovolt. Spec. Conf., New Orleans, 1987. N.Y., 1987. - P.1201-1208). Недостатком этих ФП является необходимость неоднократного проведения операций фотолитографического травления с совмещением рисунка шаблона, что усложняет процесс изготовления и повышает стоимость ФП.A known design and method of manufacturing a phase transition with a passivating, antireflection (antireflection) film on a photosensitive surface free of doped layers and contacts that are created on the back in the form of alternating, heavily doped regions forming pn junctions and isotype transitions (Sinton RA , Swanson RM An optimization study of Si point-contact concentrator solar cell // 19 th IEEE Photovolt. Spec. Conf., New Orleans, 1987. NY, 1987. - P.1201-1208). The disadvantage of these FPs is the need for repeated photolithographic etching operations with the combination of the pattern, which complicates the manufacturing process and increases the cost of the FP.

Известна конструкция и способ изготовления ФП из кремния с гетеропереходом на лицевой стороне и изотипным гетеропереходом на обратной стороне (Kanno H. at ol. Over 22% efficient HIT solar cell // 23rd European Photovoltaic Solar Energy Conference, 1-5 September 2008, Valencia. Spain, p.1136-1139). Широкозонные слои из аморфного кремния наносят на пластины кремния из паровой фазы, активированной плазменным разрядом. Поверх широкозонного слоя наносят прозрачную электропроводящую просветляющую пленку и сетчатые токосъемные контакты. Недостатком этих ФП является не фотоактивное поглощение излучения в широкозонных слоях, что снижает величину фототока и КПД.A known design and method for manufacturing FP from silicon with a heterojunction on the front side and an isotype heterojunction on the back side (Kanno H. at ol. Over 22% efficient HIT solar cell // 23 rd European Photovoltaic Solar Energy Conference, 1-5 September 2008, Valencia . Spain, p.1136-1139). Wide-gap layers of amorphous silicon are applied to silicon wafers from a vapor phase activated by a plasma discharge. A transparent electrically conductive antireflection film and mesh current collector contacts are applied over the wide-gap layer. The disadvantage of these phase transitions is the non-photoactive absorption of radiation in wide-gap layers, which reduces the photocurrent and efficiency.

Известна конструкция и способ изготовления ФП (патент РФ №2331139) с двухсторонней фоточувствительной рабочей поверхностью с диодной n+-р-р+ структурой, у которого конфигурация и площадь контактов на рабочей и тыльной стороне совпадают в плане и не превышают 10% общей площади, а толщина фотопреобразователя соизмерима с диффузионной длиной неосновных носителей тока в базовой области, диодные структуры выполнены в виде отдельных скоммутированных контактами участков, совмещены в плане на рабочей и тыльной поверхности с участками, на которые нанесены контакты, расстояние между отдельными соседними участками с n+-р (р+-n) переходами на рабочей поверхности не превышает удвоенную диффузионную длину неосновных носителей тока в базовой области и на рабочей поверхности, свободной от n+-р (р+-n) перехода, расположена пассивирующая, антиотражающая пленка.A known design and method of manufacturing an FP (RF patent No. 2331139) with a two-sided photosensitive working surface with a diode n + -p-p + structure, in which the configuration and contact area on the working and back sides coincide in plan and do not exceed 10% of the total area, and the thickness of the photoconverter is commensurate with the diffusion length of minority current carriers in the base region, the diode structures are made in the form of separate sections connected by contacts, aligned in plan on the working and back surfaces with sections on which contacts are made, the distance between separate adjacent sections with n + -p (p + -n) transitions on the working surface does not exceed twice the diffusion length of minority current carriers in the base region and on the working surface free of n + -p (p + -n ) transition, a passivating, antireflection film is located.

Недостатком этой конструкции является повышенные потери на сопротивлении металлических контактов и недостаточно высокое значение напряжения на р-n-переходе, что снижает величину КПД, а также необходимость использования при изготовлении высоких температур и дорогостоящего кремния высокой степени чистоты, который должен иметь большую величину диффузионной длины неосновных носителей тока.The disadvantage of this design is the increased losses on the resistance of the metal contacts and the insufficiently high value of the voltage at the pn junction, which reduces the value of efficiency, as well as the need to use high purity high-purity silicon, which should have a large diffusion length of minority, in the manufacture of high temperatures current carriers.

В качестве прототипа принята конструкция и способ изготовления фотоэлектрического генератора (А.с. №288163 СССР, 1967 г., МПК H01L 31/042), выполненного в виде матрицы из скоммутированных микрофотопреобразователей, у которых один или два линейных размера соизмеримы с диффузионной длиной неосновных носителей тока в базовой области, а плоскости p-n переходов перпендикулярны рабочей поверхности генератора. Известный способ изготовления состоит из приготовления на пластинах полупроводника путем диффузионного легировании диодной структуры с р-n переходом и изотипным переходом на разных сторонах, металлизации двух сторон пластин, соединения пластин с помощью контактов в стопку, резки стопки пластин на матричные структуры, обработки поверхности и нанесения просветляющего покрытия.As a prototype, the design and method of manufacturing a photoelectric generator (A.S. No. 288163 USSR, 1967, IPC H01L 31/042), made in the form of a matrix of commutated microphototransducers, in which one or two linear sizes are comparable with the diffusion length of minorities, is adopted current carriers in the base region, and the plane of pn junctions are perpendicular to the working surface of the generator. A known manufacturing method consists of preparing a semiconductor on the wafers by diffusion doping of a diode structure with a pn junction and an isotypic junction on different sides, metallization of the two sides of the wafers, joining the wafers using contacts into a stack, cutting a stack of wafers into matrix structures, surface treatment and application antireflection coating.

Недостатками указанного фотоэлектрического генератора являются недостаточно высокие значения тока и напряжения и низкая эффективность преобразования солнечного излучения. Кроме того, необходимость использования высокой температуры при диффузионном легировании повышает себестоимость изготовления.The disadvantages of this photoelectric generator are not high enough values of current and voltage and low conversion efficiency of solar radiation. In addition, the need to use high temperature during diffusion alloying increases the cost of manufacturing.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение КПД и снижение стоимости изготовления фотоэлектрических генераторов, состоящих из множества микрофотопреобразователей.The objective of the invention is to increase efficiency and reduce the cost of manufacturing photovoltaic generators, consisting of many microphototransducers.

Технический результат достигается тем, что в полупроводниковом фотоэлектрическом генераторе, выполненном в виде скоммутированных контактами матрицы из микрофотопреобразователей, у которых один или два линейных размера соизмеримы с диффузионной длиной неосновных носителей тока в базовой области р- или n-типа проводимости, а плоскости p-n переходов и изотипных переходов перпендикулярны рабочей поверхности генератора, р-n переходы и изотипные переходы выполнены в виде гетероперехода с широкозонным n+ или (р+) слоем с подслоем туннельно-тонкой широкозонной пленки собственной проводимости, и вся рабочая поверхность покрыта просветляющей, пассивирующей пленкой с содержанием до 5% водорода.The technical result is achieved by the fact that in a semiconductor photoelectric generator, made in the form of contacts-switched arrays of microphotoconverters, in which one or two linear sizes are comparable with the diffusion length of minority current carriers in the base region of p- or n-type conductivity, and the plane of pn junctions and isotype junctions are perpendicular to the working surface of the generator, p-n transition, and transitions isotype heterojunction is formed as a wide-band or n + (p +) layer with the sublayer tunnel- Coy wide-intrinsic conduction film, and the entire working surface is covered with an antireflection, passivation film containing up to 5% hydrogen.

Дополнительное повышение КПД полупроводникового фотоэлектрического генератора достигается тем, что туннельно-тонкие широкозонные пленки собственной проводимости и широкозонные n+ или (р+) слои толщиной свыше 0,2 мкм выполнены на кристаллическом кремнии из пленок аморфного или карбида кремния.An additional increase in efficiency of a semiconductor photoelectric generator is achieved in that the tunnel-thin film wide-band and wide-intrinsic or n + (p +) layers more than 0.2 microns thick formed on the crystalline silicon film from the amorphous or silicon carbide.

Дополнительное расширение области фоточувствительности полупроводникового фотоэлектрического генератора достигается тем, что туннельно-тонкие широкозонные пленки собственной проводимости и широкозонные n+ или (р+) слои толщиной свыше 0,2 мкм выполнены на кристаллическом германии из пленок арсенида галлия.An additional expansion of the photosensitivity region of the semiconductor photoelectric generator is achieved by the fact that tunnel-thin wide-gap intrinsically conductive films and wide-gap n + or (p + ) layers with a thickness of more than 0.2 μm are made on crystalline germanium from gallium arsenide films.

Дополнительное повышение КПД полупроводникового фотоэлектрического генератора достигается тем, что рабочая поверхность содержит пленку нитрида кремния, легированную водородом.An additional increase in the efficiency of the semiconductor photoelectric generator is achieved by the fact that the working surface contains a silicon nitride film doped with hydrogen.

В способе изготовления полупроводникового фотоэлектрического генератора, включающем создание на пластинах полупроводника диодной структуры с р-n переходом и изотипным переходом на разных сторонах, металлизацию двух сторон пластин, соединение пластин с помощью контактов в стопку, резку стопки пластин на матричные структуры, обработку поверхности и нанесение просветляющего покрытия, снижение себестоимости процесса достигается тем, что диодные структуры с p-i-n гетеропереходом и изотипным гетеропереходом создают путем низкотемпературного (150-250°C) нанесения широкозонных слоев полупроводника толщиной более 0,2 мкм в плазмо-химическом реакторе.In a method for manufacturing a semiconductor photoelectric generator, which includes creating a diode structure on the semiconductor wafers with a pn junction and an isotypic junction on different sides, metallization of the two sides of the wafers, joining the wafers using contacts into a stack, cutting a stack of wafers into matrix structures, surface treatment and coating antireflection coating, reducing the cost of the process is achieved by the fact that diode structures with pin heterojunction and isotype heterojunction are created by low-temperature th (150-250 ° C) applying wideband semiconductor layers of a thickness exceeding 0.2 microns in plasma-chemical reactor.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где в сечении показаны основные элементы конструкции. Фотоэлектрический генератор состоит из множества микрофотопреобразователей с диодной структурой, соединенных последовательно. Каждый микрофотопреобразователь содержит базовую область 1 из кристаллического кремния или германия. Ширина базовой области 1 соизмерима с диффузионной длиной неосновных носителей тока и составляет около 300 мкм. Диодная структура содержит p+-i-n или n+-i-p переход на одной стороне базовой области 1 и изотипный n-i-n+ или р-i-p+ переход на другой стороне. На границе с базовой областью i-области 2 выполнены в виде туннельно-тонкой толщиной около 4 нм пленки собственной проводимости из широкозонного полупроводника. Сильнолегированные широкозонные слои 3 p+ или n+ типа проводимости расположены со стороны р-n перехода, а сильнолегированные широкозонные слои 4n+ или p+ типа расположены со стороны изотипного перехода и имеют толщину свыше 0,2 мкм. Сильнолегированные слои 3 и 4 полностью покрыты металлическими контактами 5, обеспечивающими механическое и электрическое соединение микрофотопреобразователей в фотоэлектрический генератор. Толщина металлических слоев 5 составляет около 2 мкм. Внешняя поверхность генератора с двух сторон покрыта просветляющей пассивирующей пленкой 6 из нитрида кремния, легированной водородом с концентрацией не более 5%, что обеспечивает низкую скорость поверхностной рекомбинации (менее 100 см/с). Световое излучение поступает на обе рабочие поверхности 7, которые практически равны по величине фоточувствительности.The invention is illustrated in the drawing, where in section shows the main structural elements. A photovoltaic generator consists of a plurality of microphototransducers with a diode structure connected in series. Each microphotoconverter contains a base region 1 of crystalline silicon or germanium. The width of the base region 1 is comparable with the diffusion length of minority current carriers and is about 300 μm. The diode structure contains a p + -in or n + -ip junction on one side of the base region 1 and an isotype nin + or p-ip + junction on the other side. At the border with the base region of the i-region 2, they are made in the form of a tunnel-thin film of intrinsic conductivity of about 4 nm thick from a wide-gap semiconductor. Highly doped wide-gap layers of 3 p + or n + type conductivity are located on the side of the pn junction, and heavily doped wide-gap layers of 3n + or p + type are located on the side of the isotype transition and have a thickness of more than 0.2 microns. Highly doped layers 3 and 4 are completely covered with metal contacts 5, which provide mechanical and electrical connection of microphototransformers to a photoelectric generator. The thickness of the metal layers 5 is about 2 microns. The outer surface of the generator is coated on both sides with an antireflective passivating film 6 of silicon nitride doped with hydrogen with a concentration of not more than 5%, which ensures a low surface recombination rate (less than 100 cm / s). Light radiation enters both working surfaces 7, which are almost equal in magnitude of photosensitivity.

С целью повышения фото-ЭДС, в случае применения кристаллического кремния, в качестве широкозонных туннельно-тонких пленок 2 используются аморфные кремний или карбид кремния собственной проводимости, а в случае кристаллического германия используются нелегированные пленки арсенида галлия. В качестве широкозонных легированных p+ или n+ типа проводимости слоев 3 и 4 используются достаточно толстые (более 0,2 мкм) слои аморфного кремния или карбида кремния для кремния и арсенида галлия для германия. Большая толщина широкозонных легированных слоев предохраняет от шунтирования р-n перехода после нанесения металлических контактов 5.In order to increase the photo-emf, in the case of crystalline silicon, amorphous intrinsic silicon or silicon carbide are used as wide-gap tunnel thin films 2, and in the case of crystalline germanium, undoped films of gallium arsenide are used. As wide-gap doped p + or n + type conductivity layers 3 and 4, rather thick (more than 0.2 μm) layers of amorphous silicon or silicon carbide for silicon and gallium arsenide for germanium are used. The large thickness of the wide-gap alloyed layers prevents shunting of the pn junction after the deposition of metal contacts 5.

Пример выполнения полупроводникового фотоэлектрического генератора.An example of a semiconductor photoelectric generator.

В процессе изготовления фотоэлектрического генератора используются пластины из моно- или мультикристаллического кремния или германия толщиной 300 мкм р- или n-типа проводимости с диффузионной длиной в базовой области не менее 300 мкм. Осаждением из паровой фазы, инициированным плазменным разрядом или методом молекулярной эпитаксии при температуре 150-250°C, наносят широкозонные пленки на обе стороны пластин кремния или германия. Для образования р+-n или (n+-р) гетероперехода с одной стороны и изотипного p-p+ (n+-n) гетероперехода на другой стороне пластин в начале создают нелегированную туннельно-тонкую пленку аморфного кремния собственной проводимости толщиной около 4 нм (или нелегированные пленки арсенида галлия на германий), а затем сильно легированный широкозонный n+ или (р+) слой толщиной свыше 0,2 мкм. На обе стороны наносят сплошной слой контакта с верхним слоем из алюминия, меди или никеля толщиной более 0,5 мкм. Пластины складывают в стопку и соединяют пластины между собой с помощью контактов. Стопку разрезают на пластины толщиной около 0,3 мм и удаляют с поверхности механически нарушенный слой. После очистки на обе стороны матрицы наносят пассивирующую, просветляющую пленку нитрида кремния.In the process of manufacturing a photovoltaic generator, plates of mono- or multicrystalline silicon or germanium with a thickness of 300 μm of p- or n-type conductivity with a diffusion length in the base region of at least 300 μm are used. Vapor deposition initiated by a plasma discharge or by molecular epitaxy at a temperature of 150-250 ° C, apply wide-gap films on both sides of silicon or germanium wafers. To form a p + -n or (n + -p) heterojunction on one side and an isotypic pp + (n + -n) heterojunction on the other side of the wafers, an undoped tunnel-thin film of intrinsic conductivity with a thickness of about 4 nm is created at the beginning (or undoped films of gallium arsenide on germanium), and then a heavily doped wide-gap n + or (p + ) layer with a thickness of more than 0.2 μm. A continuous layer of contact with an upper layer of aluminum, copper or nickel with a thickness of more than 0.5 microns is applied on both sides. The plates are stacked and connect the plates together using contacts. The stack is cut into plates with a thickness of about 0.3 mm and the mechanically disturbed layer is removed from the surface. After cleaning, a passivating, antireflection film of silicon nitride is applied to both sides of the matrix.

Фотоэлектрический генератор работает следующим образом. Световое излучение практически без потерь на затенение контактами, которые занимают менее 1% поверхности, поглощается в базовой области. Генерированные светом в базовой области неосновные носители тока практически полностью проходят через p+-i-n или n+-i-p переход и создают фототок, близкий к теоретическому пределу. Высокому собиранию неосновных носителей тока p+-i-n или n+-i-p переходом способствует их низкая скорость рекомбинации на изотипном n-i-n+ или p-i-р+ переходе и пассивированной поверхности базовой области. Использование при формировании p+-i-n или n+-i-p переходов и изотипных n-i-n+ или p-i-р+ переходов слоев широкозонных полупроводников обеспечивает создание гетеропереходов с высоким значением высоты потенциального барьера, что увеличивает величину фото-ЭДС на кремнии при солнечном излучении до 0,7 B на одном микрофотопреобразователе и повышает общее КПД генератора до 25%.The photoelectric generator operates as follows. Light emission with almost no loss of shadowing by contacts that occupy less than 1% of the surface is absorbed in the base region. The minority current carriers generated by light in the base region pass almost completely through the p + -in or n + -ip junction and create a photocurrent close to the theoretical limit. The high collection of minority current carriers by the p + -in or n + -ip junction is facilitated by their low recombination rate at the isotypic nin + or pi-p + junction and the passivated surface of the base region. Use in forming p + -in or n + -ip transitions and isotype nin + or pi-p + junctions layers of wide bandgap semiconductors provides a heterojunction with a high potential barrier height, which increases the amount of a photo-electromotive force on silicon at 0 to solar radiation, 7 B on one microphotoconverter and increases the overall efficiency of the generator up to 25%.

Claims (5)

1. Полупроводниковый фотоэлектрический генератор, выполненный в виде скоммутированных контактами матрицы из микрофотопреобразователей, у которых один или два линейных размера соизмеримы с диффузионной длиной неосновных носителей тока в базовой области, а плоскости р-n переходов и изотипных переходов перпендикулярны рабочей поверхности генератора, отличающийся тем, что р-n переходы и изотипные переходы выполнены в виде гетероперехода с широкозонным n+ или (р+) слоем с подслоем туннельно-тонкой широкозонной пленки собственной проводимости и вся рабочая поверхность покрыта просветляющей, пассивирующей пленкой с содержанием до 5% водорода.1. A semiconductor photoelectric generator, made in the form of a matrix of microphotoconverters switched by contacts, in which one or two linear sizes are comparable with the diffusion length of minority current carriers in the base region, and the plane of pn junctions and isotype junctions is perpendicular to the generator’s working surface, characterized in that the pn junctions and isotypic junctions are made in the form of a heterojunction with a wide-gap n + or (p + ) layer with a sublayer of a tunnel-thin wide-gap intrinsic film and the entire working surface is covered with an antireflective, passivating film containing up to 5% hydrogen. 2. Полупроводниковый фотоэлектрический генератор по п.1, отличающийся тем, что туннельно-тонкие широкозонные пленки собственной проводимости и широкозонные n+ или (р+) слои толщиной свыше 0,2 мкм на кристаллическом кремнии выполнены из пленок аморфного кремния или карбида кремния.2. The semiconductor photoelectric generator according to claim 1, characterized in that the tunnel-thin wide-gap films of intrinsic conductivity and wide-gap n + or (p + ) layers with a thickness of more than 0.2 μm on crystalline silicon are made of films of amorphous silicon or silicon carbide. 3. Полупроводниковый фотоэлектрический генератор по п.1, отличающийся тем, что туннельно-тонкие широкозонные пленки собственной проводимости и широкозонные n+ или (р+) слои толщиной свыше 0,2 мкм на кристаллическом германии выполнены из пленок арсенида галлия.3. The semiconductor photoelectric generator according to claim 1, characterized in that the tunnel-thin wide-gap films of intrinsic conductivity and wide-gap n + or (p + ) layers with a thickness of more than 0.2 μm on crystalline germanium are made of gallium arsenide films. 4. Полупроводниковый фотоэлектрический генератор по п.1, отличающийся тем, что рабочая поверхность покрыта пленкой нитрида кремния, легированной водородом.4. The semiconductor photoelectric generator according to claim 1, characterized in that the working surface is covered with a film of silicon nitride doped with hydrogen. 5. Способ изготовления полупроводникового фотоэлектрического генератора, включающий создание на пластинах полупроводника диодной структуры с р-n переходом и изотипным переходом на разных сторонах, металлизацию двух сторон пластин, соединение пластин с помощью контактов в стопку, резку стопки пластин на матричные структуры, обработку поверхности и нанесение просветляющего покрытия, отличающийся тем, что диодные структуры с р-n гетеропереходом и изотипным гетеропереходом создают путем низкотемпературного (150-250°С) нанесения широкозонных слоев полупроводника толщиной более 0,2 мкм. 5. A method of manufacturing a semiconductor photoelectric generator, including the creation of a diode structure on the semiconductor wafers with a pn junction and an isotypic junction on different sides, metallization of the two sides of the wafers, connecting the wafers using contacts into a stack, cutting a stack of wafers into matrix structures, surface treatment and application of an antireflection coating, characterized in that diode structures with a pn heterojunction and an isotypic heterojunction are created by low-temperature (150-250 ° C) wide-band deposition semiconductor layers of thickness greater than 0.2 microns.
RU2009105792/28A 2009-02-20 2009-02-20 Semiconductor photoelectric generator and method of making said generator RU2408111C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009105792/28A RU2408111C2 (en) 2009-02-20 2009-02-20 Semiconductor photoelectric generator and method of making said generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009105792/28A RU2408111C2 (en) 2009-02-20 2009-02-20 Semiconductor photoelectric generator and method of making said generator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009105792A RU2009105792A (en) 2010-08-27
RU2408111C2 true RU2408111C2 (en) 2010-12-27

Family

ID=42798378

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009105792/28A RU2408111C2 (en) 2009-02-20 2009-02-20 Semiconductor photoelectric generator and method of making said generator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2408111C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2601732C2 (en) * 2015-02-11 2016-11-10 Федеральное агентство научных организаций Федеральное Государственное Бюджетное Научное Учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ФГБНУ ВИЭСХ) Two-sided silicon solar cell and method of making same
RU2606794C2 (en) * 2015-03-03 2017-01-10 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Device and method of making double-sided silicon matrix solar cell

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2601732C2 (en) * 2015-02-11 2016-11-10 Федеральное агентство научных организаций Федеральное Государственное Бюджетное Научное Учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ФГБНУ ВИЭСХ) Two-sided silicon solar cell and method of making same
RU2606794C2 (en) * 2015-03-03 2017-01-10 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Device and method of making double-sided silicon matrix solar cell

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009105792A (en) 2010-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101000064B1 (en) Hetero-junction silicon solar cell and fabrication method thereof
KR101627217B1 (en) Sollar Cell And Fabrication Method Thereof
US7964789B2 (en) Germanium solar cell and method for the production thereof
RU2374720C1 (en) Photoelectric converter (versions) and method of making said converter
RU2011109164A (en) PHOTOELECTRIC ELEMENTS WITH PROCESSED SURFACES AND THEIR APPLICATION
KR20110071375A (en) Back contact type hetero-junction solar cell and method of fabricating the same
CA2784491A1 (en) Rear-contact heterojunction photovoltaic cell
JP7126444B2 (en) Photovoltaic device and manufacturing method thereof
Kashyap et al. Comprehensive study on the recent development of PERC solar cell
Fernández et al. Back‐surface optimization of germanium TPV cells
Soley et al. Advances in high efficiency crystalline silicon homo junction solar cell technology
EP3688819B1 (en) Solar cells with transparent contacts based on poly-silicon-oxide
KR20170143074A (en) Bifacial silicon solar cell and method for manufacturing the same
RU2408111C2 (en) Semiconductor photoelectric generator and method of making said generator
RU2331139C1 (en) Photo-electric converter and method of its production (versions)
Garnett et al. Silicon nanowire hybrid photovoltaics
NL2018491B1 (en) Mask-less patterning of amorphous silicon layers for low-cost silicon hetero-junction interdigitated back-contact solar cells
RU2410794C2 (en) Semiconductor photoconverter and method of making said photoconverter
Schmiga et al. Large-area n-type silicon solar cells with printed contacts and aluminium-alloyed rear emitter
RU2417481C2 (en) Photo electric converter (versions) and method of its fabrication (versions)
KR100960626B1 (en) Solar Cell And Method For Manufacturing The Same
KR20110071374A (en) Back contact type hetero-junction solar cell and method of fabricating the same
RU2444087C2 (en) Semiconductor photoelectric converter and method of making said converter (versions)
RU92243U1 (en) SEMICONDUCTOR PHOTO CONVERTER (OPTIONS)
Hertanto et al. Back amorphous-crystalline silicon heterojunction (BACH) photovoltaic device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120221