RU2513658C2 - Кремниевый многопереходный фотоэлектрический преобразователь с наклонной конструкцией и способ его изготовления - Google Patents
Кремниевый многопереходный фотоэлектрический преобразователь с наклонной конструкцией и способ его изготовления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2513658C2 RU2513658C2 RU2012130897/28A RU2012130897A RU2513658C2 RU 2513658 C2 RU2513658 C2 RU 2513658C2 RU 2012130897/28 A RU2012130897/28 A RU 2012130897/28A RU 2012130897 A RU2012130897 A RU 2012130897A RU 2513658 C2 RU2513658 C2 RU 2513658C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- regions
- metal
- junctions
- dielectric
- plates
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Настоящее изобретение относится к области кремниевых многопереходных фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) солнечных батарей. Конструкция «наклонного» кремниевого монокристаллического многопереходного (МП) фотоэлектрического преобразователя (ФЭП) согласно изобретению содержит диодные ячейки (ДЯ) с n+-p--p+ (р+-n--n+) переходами, параллельными горизонтальной светопринимающей поверхности, диодные ячейки содержат n+(p+) и р+(n+) области n+-p--p+(p+-n--n+) переходов, через которые они соединены в единую конструкцию металлическими катодными и анодными электродами, расположенными на поверхности n+(p+) и p+(n+) областей с образованием соответствующих омических контактов - соединений, при этом, что n+(p+) и p+(n+) области и соответствующие им катодные и анодные электроды расположены под углом в диапазоне 30-60 градусов к светопринимающей поверхности, металлические катодные и анодные электроды расположены на их поверхности частично, а частично расположены на поверхности оптически прозрачного диэлектрика, расположенного на поверхности n+(p+) и p+(n+) областей, при этом они с металлическими электродами и оптически прозрачным диэлектриком образуют оптический рефлектор. Также предложен способ изготовления описанной выше конструкции «наклонного» кремниевого монокристаллического многопереходного (МП) фотоэлектрического преобразователя (ФЭП). Техническим результатом изобретения является повышение коэффициента полезного действия фотопреобразователей. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Настоящее изобретение относится к области фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) солнечных батарей.
Известны конструкции кремниевого монокристаллического ФП, содержащие диодные ячейки (ДЯ) с размещенными на их светопринимающей поверхности светопросветляющего покрытия и с расположенными в них p+-n-n+ (p+-p--n+) переходами в направлениях, перпендикулярном и (или) параллельном светопринимающей поверхности, соединенными в единую конструкцию металлическими анодными и катодными электродами [1. Патент РФ №2127472, опубликованный 1999.03.10; 2. Копач В.Р. и др. Применение рефлекторов из ITO/A1 для повышения эффективности монокристаллических кремниевых фотопреобразователей. Физика и техника полупроводников, 2010, т. 44, вып.№6, стр.802-806; 3. Гук Е.Г. и др. Характеристики кремниевого многопереходного солнечного элемента с вертикальными p-n-переходами. Ж-л. Физика и техника полупроводников, 1997 г. Т.31, №7 стр.855-858].
Такие ФЭП обладают не максимально возможной эффективностью преобразования длинноволнового спектра солнечного излучения в длинноволновом диапазоне волн 0,8-1,1 мкм, а следовательно, максимально возможным коэффициентом полезного действия (КПД), обычно менее 12%, поскольку для длинноволновых фотонов они имеют относительно небольшой объем области пространственного заряда (ОПЗ), где фотоны могли бы быть поглощены.
Известна выбранная за прототип (рис.1) конструкция кремниевого монокристаллического многопереходного (МП) фотоэлектрического преобразователя (ФЭП), содержащая диодные ячейки (ДЯ) с n+-p--p+(p+-n-n+) переходами, параллельными горизонтальной светопринимающей поверхности, при этом диодные ячейки содержат n+(p+) и p+(n+) области n+-p--p+(p+-n-n+) переходов, через которые они соединены в единую конструкцию металлическими катодными и анодными электродами, расположенными на поверхности n+(p+) и p+(n+) областей с образованием соответствующих омических контактов - соединений [4. Мурашев В.Н. и др. «Полупроводниковый фотопреобразователь и способ его изготовления», Патент РФ №2377695 от 27.12.2009].
Способ ее изготовления, включающий формирование на поверхности пластин из монокристаллического кремния n+(p+) и p+(n+) областей n+-p--p+(p+-n--n+) переходов, осаждение металла на поверхность пластин, сборку пластин в столбик с прокладками из металлической фольги, сплавления пластин в вакуумной печи, резанья столбика на структуры, формирование горизонтальных p+-n (n+-p) переходов, присоединения токовыводящих контактов и нанесение диэлектрического светопросветляющего покрытия.
Недостатками конструкции прототипа также является невозможность достижения максимального КПД фотопреобразователя из за недостаточно полного поглощения длинноволновых фотонов.
Целью изобретения является повышение КПД фотопреобразователя и создание технологии его изготовления.
Первая цель достигается путем создания «наклонной» конструкции диодных ячеек ФЭП, содержащих фоторефлекторы, расположенные под углом 30-45 градусов к светопринимающей поверхности, причем n+(p+) и p+(n+) области и соответствующие им катодные и анодные электроды расположены под углом примерно 45 градусов к светопринимающей поверхности, при этом металлические катодные и анодные электроды расположены на их поверхности частично, а частично расположены на поверхности оптически прозрачного диэлектрика, расположенного на поверхности n+(p+) и p+(n+) областей, при этом они с металлическими электродами и оптически прозрачным диэлектриком образуют оптический рефлектор.
Вторая цель - создание технологии изготовления ФЭП достигается тем, что после формирования на поверхности пластин из монокристаллического кремния n+(p+) и p+(n+) областей n+-p--p+(p+-n-n+) переходов на их поверхности наносится оптически прозрачный диэлектрик, в диэлектрике формируются контактные окна, затем проводят осаждение металла на поверхность диэлектрика, проводят сборку пластин в столбик с прокладками из металлической фольги, затем сплавление пластин в вакуумной печи, затем резанье столбика на структуры под углом 30-60 градусов, затем формирование горизонтальных p+-n(n+-p) переходов, затем присоединение токовыводящих контактов и нанесение диэлектрического светопросветляющего покрытия.
«Наклонная» конструкция ФЭП поясняется рисунками (рис.2а, б, в). На рис.2 соответственно показано вид сверху (снизу) и сечение конструкции ФЭП, который согласно изобретению содержит диодные ячейки ДЯ - 1 с нанесенным на них светопросветляющим покрытием - 2, соединенные в единую конструкцию металлическими катодными - 3 и анодными - 4 электродами с расположенным на их поверхности оптически прозрачным диэлектриком - 5, содержащим контактные окна - 6, через которые металлические электроды 3, 4 соединены с соответствующими полупроводниковыми областями - 7n+(p+) типа и - 8 p+(n+) типа n+-p--p+(p+-n--n+) переходов, соединенные соответственно с областями - 9 n-(p-) типа и - 10 p-(n-) переходов, параллельных горизонтальной светопринимающей поверхности.
Технология изготовления
ФП, согласно изобретению, может быть изготовлен по относительно простой технологии, например, по технологии, представленной на рис. 3а-д:
а) - в пластинах p--типа КДБ 10 Ом-см - формируют одновременной диффузией бора и фосфора p+ - и n+ - области;
б) - осаждают оптически прозрачный диэлектрик - окисел кремния толщиной 1 мкм и проводят фотолитографию, и формируют в оксиде контактные окна, и осаждают на обе стороны пластины алюминий;
в) - спекают (сплавляют, сращивают) пластины в стопку;
г) - режут стопку пластин на отдельные фотопреобразователи;
д) - имплантируют в нижнюю и верхнюю поверхности ФЭП фосфор и дозой 40 мкКул и 1 мэВ, формируя тем самым горизонтальные n-p-переходы, и проводят фотонный отжиг радиационных дефектов, затем наносят просветляющее покрытие - (оксид кремния (SiO2) и нитрид кремния (Si3N4).
Технические преимущества изобретения
Как видно из рис.2. диодные ячейки фотопреобразователя образуют «наклонную» конструкцию и содержат рефлекторы. расположенные под углом 45 к светоприемной поверхности, что дает возможность отражаться от их стенок длинноволновым фотонам и проходить максимально возможный путь в полупроводниковом материале и в области пространственного заряда, в которой наиболее эффективно, по сравнению с квазинейтральной областью, собираются генерированные светом носители заряда как на поверхности, так и в объеме полупроводникового материала диодных ячеек ФЭП.
Теоретические оценки показывают возможность достижения КПД до 32% в преобразователях данного типа.
Несмотря на несколько более высокую стоимость, по сравнению с традиционными планарными батареями, ФЭП с рефлекторами вполне конкурентно способны и перспективны, учитывая их высокую термостойкость ФЭП и соответственно возможность их работы с концентраторами излучения.
Claims (2)
1. Конструкция «наклонного» кремниевого монокристаллического многопереходного (МП) фотоэлектрического преобразователя (ФЭП), содержащая диодные ячейки (ДЯ) с n+-p--p+ (р+-n--n+) переходами, параллельными горизонтальной светопринимающей поверхности, при этом диодные ячейки содержат n+(p+) и р+(n+) области n+-p--p+(p+-n--n+) переходов, через которые они соединены в единую конструкцию металлическими катодными и анодными электродами, расположенными на поверхности n+(p+) и p+(n+) областей с образованием соответствующих омических контактов - соединений, отличающаяся тем, что n+(p+) и p+(n+) области и соответствующие им катодные и анодные электроды расположены под углом в диапазоне 30-60 градусов к светопринимающей поверхности, при этом металлические катодные и анодные электроды расположены на их поверхности частично, а частично расположены на поверхности оптически прозрачного диэлектрика, расположенного на поверхности n+(p+) и p+(n+) областей, при этом они с металлическими электродами и оптически прозрачным диэлектриком образуют оптический рефлектор.
2. Способ изготовления конструкции «наклонного» кремниевого монокристаллического многопереходного (МП) фотоэлектрического преобразователя (ФЭП), включающий формирование на поверхности пластин из монокристаллического кремния n+(p+) и p+(n+) областей n+-p--p+(p+-n--n+) переходов, осаждение металла на поверхность пластин, сборку пластин в столбик с прокладками из металлической фольги, сплавление пластин в вакуумной печи, резанье столбика на структуры, формирование горизонтальных p+-n(n+-p) переходов, присоединение токовыводящих контактов и нанесение диэлектрического светопросветляющего покрытия, отличающийся тем, что после формирования на поверхности пластин из монокристаллического кремния n+(p+) и p+(n+) областей n+-p--p+(p+-n--n+) переходов, на их поверхности наносится оптически прозрачный диэлектрик, в диэлектрике формируются контактные окна, затем проводится осаждение металла на поверхность диэлектрика, затем проводится сборка пластин в столбик с прокладками из металлической фольги, затем сплавление пластин в вакуумной печи, резанье столбика на структуры под углом 30-60 градусов, затем формирование горизонтальных p+-n (n+-p) переходов и присоединение токовыводящих контактов, затем нанесение диэлектрического светопросветляющего покрытия.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012130897/28A RU2513658C2 (ru) | 2012-07-20 | 2012-07-20 | Кремниевый многопереходный фотоэлектрический преобразователь с наклонной конструкцией и способ его изготовления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012130897/28A RU2513658C2 (ru) | 2012-07-20 | 2012-07-20 | Кремниевый многопереходный фотоэлектрический преобразователь с наклонной конструкцией и способ его изготовления |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012130897A RU2012130897A (ru) | 2014-01-27 |
RU2513658C2 true RU2513658C2 (ru) | 2014-04-20 |
Family
ID=49956910
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012130897/28A RU2513658C2 (ru) | 2012-07-20 | 2012-07-20 | Кремниевый многопереходный фотоэлектрический преобразователь с наклонной конструкцией и способ его изготовления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2513658C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2686449C1 (ru) * | 2018-08-24 | 2019-04-25 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства (ФГБНУ ВИМ) | Планарный высоковольтный фотоэлектрический модуль |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4516314A (en) * | 1974-11-08 | 1985-05-14 | Sater Bernard L | Method of making a high intensity solar cell |
RU2127009C1 (ru) * | 1996-03-28 | 1999-02-27 | Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства | Способ изготовления полупроводникового фотопреобразователя |
RU2127472C1 (ru) * | 1996-03-28 | 1999-03-10 | Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства | Способ изготовления полупроводникового фотопреобразователя |
RU2127471C1 (ru) * | 1996-03-28 | 1999-03-10 | Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства | Способ изготовления полупроводникового фотопреобразователя из монокристаллического кремния |
RU2377695C1 (ru) * | 2008-07-28 | 2009-12-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский Электротехнический институт им. В.И. Ленина" (ФГУП ВЭИ) | Полупроводниковый фотопреобразователь и способ его изготовления |
-
2012
- 2012-07-20 RU RU2012130897/28A patent/RU2513658C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4516314A (en) * | 1974-11-08 | 1985-05-14 | Sater Bernard L | Method of making a high intensity solar cell |
RU2127009C1 (ru) * | 1996-03-28 | 1999-02-27 | Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства | Способ изготовления полупроводникового фотопреобразователя |
RU2127472C1 (ru) * | 1996-03-28 | 1999-03-10 | Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства | Способ изготовления полупроводникового фотопреобразователя |
RU2127471C1 (ru) * | 1996-03-28 | 1999-03-10 | Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства | Способ изготовления полупроводникового фотопреобразователя из монокристаллического кремния |
RU2377695C1 (ru) * | 2008-07-28 | 2009-12-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский Электротехнический институт им. В.И. Ленина" (ФГУП ВЭИ) | Полупроводниковый фотопреобразователь и способ его изготовления |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2686449C1 (ru) * | 2018-08-24 | 2019-04-25 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства (ФГБНУ ВИМ) | Планарный высоковольтный фотоэлектрический модуль |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012130897A (ru) | 2014-01-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4914044A (en) | Method of making tandem solar cell module | |
US11482633B2 (en) | Voltage matched multijunction solar cell | |
CN102044585B (zh) | 使用iii-v族半导体太阳能电池的聚光式光伏系统模块 | |
CN102013443A (zh) | 供在聚光式太阳能系统中使用的太阳能电池接收器子组合件 | |
RU2539109C1 (ru) | Многопереходный кремниевый монокристаллический преобразователь оптических и радиационных излучений | |
TW201624745A (zh) | 多接面太陽能電池 | |
CN110649111A (zh) | 一种叠层式太阳能电池 | |
US20100051104A1 (en) | Solar cell and manufacturing method thereof | |
RU2513658C2 (ru) | Кремниевый многопереходный фотоэлектрический преобразователь с наклонной конструкцией и способ его изготовления | |
US20180294367A1 (en) | Back contact solar cell substrate, method of manufacturing the same and back contact solar cell | |
CN211789098U (zh) | 晶硅-钙钛矿组件 | |
CN103489930B (zh) | 聚光型光电电池 | |
TWI669828B (zh) | Solar battery module, solar battery module manufacturing method and wire | |
RU2502156C1 (ru) | Кремниевый фотоэлектрический преобразователь с гребенчатой конструкцией и способ его изготовления | |
TW201244144A (en) | Improved a-Si:H absorber layer for a-Si single-and multijunction thin film silicon solar cell | |
CN108987507A (zh) | 分片单面直连太阳能电池组件及制备方法 | |
CN211700303U (zh) | 一种拼片式光伏组件 | |
KR101760801B1 (ko) | 집광 태양광발전 시스템 제조방법 | |
KR20130115463A (ko) | 박막 태양전지 모듈 | |
US9537021B2 (en) | Photovoltaic cell | |
KR101502480B1 (ko) | 원통형 태양전지 모듈 및 어레이, 그리고 이를 포함하는 태양광 발전 장치 | |
WO2011057529A1 (zh) | 一种非晶硅薄膜太阳能电池及制备方法 | |
CN102709345A (zh) | 超薄晶硅电池结构 | |
CN109216475A (zh) | 一种太阳能电池板组件 | |
RU2608302C1 (ru) | Конструкция монолитного кремниевого фотоэлектрического преобразователя и способ ее изготовления |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170721 |