RU2548580C2 - Heterostructure of multijunction solar element - Google Patents

Heterostructure of multijunction solar element Download PDF

Info

Publication number
RU2548580C2
RU2548580C2 RU2013127698/28A RU2013127698A RU2548580C2 RU 2548580 C2 RU2548580 C2 RU 2548580C2 RU 2013127698/28 A RU2013127698/28 A RU 2013127698/28A RU 2013127698 A RU2013127698 A RU 2013127698A RU 2548580 C2 RU2548580 C2 RU 2548580C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
substrate
components
layers
heterostructure
solar energy
Prior art date
Application number
RU2013127698/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013127698A (en
Inventor
Юрий Николаевич Макаров
Сергей Юрьевич Курин
Хелава Хейкки
Андрей Алексеевич Антипов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Галлий-Н"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Галлий-Н" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Галлий-Н"
Priority to RU2013127698/28A priority Critical patent/RU2548580C2/en
Publication of RU2013127698A publication Critical patent/RU2013127698A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2548580C2 publication Critical patent/RU2548580C2/en

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
    • Y02E10/544—Solar cells from Group III-V materials

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

FIELD: power industry.
SUBSTANCE: invention relates to semiconductor instruments sensitive to light. A heterostructure includes a substrate made from AlN, on which an arrangement is made for three two-layered components with p-n-junctions between layers, which are adjacent to each other and made from In1-xGaxN. Two-layered components are adjacent to each other with tunnel junctions. Width of a prohibited zone of components increases in the direction towards a surface intended for solar energy irradiation. Between the substrate and the two-layered component adjacent to the substrate there provided are relaxation layers made from solid solutions of metals of the third group. Relaxation layers allow reducing mismatch of a crystalline grid of the substrate and the two-layered components. Width of the prohibited zone of the two-layered components meets the following ratio: Eg1:Eg2:Eg3=1:2.23:3.08, where 0.65≤Eg1≤0.85.
EFFECT: due to such ratio of parameters of two-layered components, solar energy is absorbed in the whole range of a solar radiation spectrum, which allows improving conversion efficiency of solar energy to electrical energy.
3 cl, 1 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к полупроводниковым приборам, чувствительным к свету, предназначенным для преобразования света в электрическую энергию, в частности к многопереходным солнечным элементам.The invention relates to light sensitive semiconductor devices for converting light into electrical energy, in particular to multi-junction solar cells.

Известна гетероструктура многопроходного солнечного элемента, включающая подложку, на которой размещено не менее двух сопряженных друг с другом двухслойных компонентов выполненных из твердых растворов металлов третьей группы, (в частности из In1-xGaxN) с p-n переходами между слоями. Двухслойные компоненты сопряжены между собой посредством туннельных переходов или омических контактов. Ширина запрещенной зоны двухслойных компонентов возрастает в направлении к поверхности, предназначенной для облучения солнечной энергией (US Patent №7217882. «Broad spectrum solar cell», filled: May 27, 2003, published May 15, 2007, IPC: H01L 31/00).A heterostructure of a multi-pass solar cell is known, including a substrate on which at least two conjugated two-layer components are made made of solid solutions of metals of the third group (in particular, In 1-x Ga x N) with pn junctions between the layers. Two-layer components are interconnected through tunnel junctions or ohmic contacts. The band gap of the two-layer components increases toward the surface intended for irradiation with solar energy (US Patent No. 7217882. "Broad spectrum solar cell", filled: May 27, 2003, published May 15, 2007, IPC: H01L 31/00).

Известное устройство обеспечивает последовательное преобразование солнечного излучения. Часть излучения с энергией фотонов, равной или превосходящей ширину запрещенной зоны, поглощается и генерирует электронно-дырочную пару. Излучение с энергией фотонов менее ширины запрещенной зоны свободно проходит через слои верхнего компонента и преобразуется в электрическую энергию в компонентах, расположенных дальше от источника солнечной энергии. Изменение ширины запрещенной зоны достигается варьированием состава эпитаксиального слоя In1-xGaxN.The known device provides a consistent conversion of solar radiation. Part of the radiation with photon energy equal to or greater than the band gap is absorbed and generates an electron-hole pair. Radiation with photon energy less than the band gap freely passes through the layers of the upper component and is converted into electrical energy in components located further from the source of solar energy. The change in the band gap is achieved by varying the composition of the epitaxial layer In 1-x Ga x N.

Состав слоев известной гетеростуктуры выбран исходя из необходимости обеспечения преобразования всего спектра солнечного излучения. При этом состав каждого из слоев выбран таким образом, чтобы обеспечить необходимое значение ширины запрещенной зоны. Однако при выборе состава слоев известной гетероструктуры не принято во внимание, что при варьировании их состава меняется значение постоянной кристаллической решетки. Рассогласование постоянных решеток эпитаксиальных слоев и подложки, а также эпитаксиальных слоев, образующих p-n-переход между собой приводит к возникновению в слоях дефектов, и, как следствие, к снижению эффективности солнечного элемента.The composition of the layers of the known heterostructure is selected based on the need to ensure the conversion of the entire spectrum of solar radiation. Moreover, the composition of each of the layers is selected in such a way as to provide the necessary value of the band gap. However, when choosing the composition of the layers of the known heterostructure, it is not taken into account that when the composition is varied, the value of the lattice constant changes. The mismatch of the constant lattices of the epitaxial layers and the substrate, as well as the epitaxial layers forming the pn junction with each other, leads to the appearance of defects in the layers, and, as a result, to a decrease in the efficiency of the solar cell.

Известна также гетероструктура многопереходного солнечного элемента на основе твердых растворов металлов третьей группы, включающая подложку, выполненную из AlN, на которой размещено три сопряженных друг с другом выполненных из In1-xGaxN двухслойных компонента с p-n-переходами между слоями, сопряженных между собой туннельными переходами. Ширина запрещенной зоны компонентов возрастает в направлении к поверхности, предназначенной для облучения солнечной энергией (Патент RU №2376679. «Полупроводниковый многопереходный солнечный элемент», заявл. 16.09.2008, опубл. 20.12.2009, МПК: H01L 31/042) - прототип.The heterostructure of a multi-junction solar cell based on solid solutions of metals of the third group is also known, including a substrate made of AlN, on which there are three conjugated bilayer components made of In 1-x Ga x N with pn junctions between layers conjugated to each other tunnel crossings. The band gap of the components increases towards the surface intended for irradiation with solar energy (Patent RU No. 2376679. “Semiconductor multi-junction solar cell”, claimed. September 16, 2008, published on December 20, 2009, IPC: H01L 31/042) - prototype.

Использование подложки, выполненной из AlN, в сочетании с двухслойными компонентами с p-n-переходами между слоями, выполненными из InGaN, позволяет по сравнению с известным техническим решением (US Patent №7217882) снизить плотность дислокаций и, как следствие, количество дефектов в слоях за счет хорошего сочетания значений коэффициентов теплопроводности подложки из AlN и слоев двухслойных компонентов. Тем не менее, достаточно высокая эффективность преобразования солнечной энергии в случае использования известной гетероструктуры не может быть достигнута из-за неудовлетворительной морфологии слоев, которая обусловлена, в основном, различием параметров кристаллической решетки слоев двухслойных компонентов и подложки, а также кристаллической решетки эпитаксиальных слоев, образующих p-n-переход между собой. В свою очередь различие параметров кристаллической решетки и определяет уровень дефектов и дислокаций, отрицательно влияющий на эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую.The use of a substrate made of AlN in combination with two-layer components with pn junctions between layers made of InGaN allows, in comparison with the known technical solution (US Patent No. 7217882), to reduce the density of dislocations and, as a result, the number of defects in the layers due to a good combination of thermal conductivity coefficients of an AlN substrate and layers of two-layer components. Nevertheless, a sufficiently high efficiency of solar energy conversion in the case of using the known heterostructure cannot be achieved due to the unsatisfactory morphology of the layers, which is mainly due to the difference in the crystal lattice parameters of the layers of the bilayer components and the substrate, as well as the crystal lattice of the epitaxial layers forming pn-junction with each other. In turn, the difference in the parameters of the crystal lattice determines the level of defects and dislocations, which negatively affects the efficiency of the conversion of solar energy into electrical energy.

Задача настоящего изобретения - повышение эффективности преобразования солнечной энергии в электрическую.The objective of the present invention is to increase the efficiency of conversion of solar energy into electrical energy.

Поставленная задача решается за счет того, что гетероструктура многопереходного солнечного элемента на основе нитридов твердых растворов металлов третьей группы, включает подложку, выполненную из AlN, на которой размещено три сопряженных друг с другом выполненных из In1-xGaxN двухслойных компонента с p-n переходами между слоями, сопряженных между собой туннельными переходами. Ширина запрещенной зоны компонентов возрастает в направлении к поверхности, предназначенной для облучения солнечной энергией. Гетероструктура дополнительно содержит, по крайней мере, два релаксационных слоя, размещенных между подложкой и смежным с подложкой двухслойным компонентом, которые выполнены из AlxInyGa1-x-yN, где x+y<1, при этом ширина запрещенной зоны двухслойных компонентов удовлетворяет соотношению: Eg1:Eg2:Eg3=1:2,23:3,08, где 0,65≤Eg1≤0,85 эВ.The problem is solved due to the fact that the heterostructure of a multi-junction solar cell based on nitrides of solid solutions of metals of the third group includes a substrate made of AlN, on which there are three conjugated bilayer components made of In 1-x Ga x N with pn junctions between layers conjugated by tunnel junctions. The band gap of the components increases towards the surface intended for irradiation with solar energy. The heterostructure additionally contains at least two relaxation layers located between the substrate and the two-layer component adjacent to the substrate, which are made of Al x In y Ga 1-xy N, where x + y <1, while the band gap of the two-layer components satisfies the ratio: E g1 : E g2 : E g3 = 1: 2.23: 3.08, where 0.65 ≤ E g1 ≤0.85 eV.

Поверхность, предназначенная для облучения солнечной энергией, может быть обращена в сторону подложки.The surface intended for irradiation with solar energy can be turned towards the substrate.

Подложка из AlN может быть выполнена с возможностью отделения.The AlN substrate may be removable.

Существуют два типа рекомбинации электронов и дырок: излучательная и безизлучательная. Излучательная рекомбинация сопровождается преобразованием электронно-дырочной пары в световую энергию, при этом обратный процесс также имеет место: световая энергия преобразуется в электронно-дырочную пару. Безызлучательная рекомбинация является источником тепла. В случае, когда электрон рекомбинирует с дыркой в таком дефекте как дислокация, рекомбинация является безызлучательной, т.е. имеют место большие потери мощности за счет теплового излучения.There are two types of recombination of electrons and holes: radiative and non-radiative. Radiative recombination is accompanied by the conversion of an electron-hole pair into light energy, and the reverse process also takes place: light energy is converted into an electron-hole pair. Non-radiative recombination is a source of heat. In the case when an electron recombines with a hole in a defect such as a dislocation, recombination is nonradiative, i.e. large power losses due to thermal radiation occur.

Поскольку дислокации являются основным источником безызлучательной рекомбинации, в предлагаемом изобретении использована подложка, выполненная из AlN, имеющая параметры кристаллической решетки, близкие к InGaN. Такое сочетание материалов подложки и двухслойных компонентов позволяет уменьшить безызлучательную рекомбинацию.Since dislocations are the main source of nonradiative recombination, the present invention uses a substrate made of AlN having crystal lattice parameters close to InGaN. This combination of substrate materials and two-layer components allows one to reduce nonradiative recombination.

Кроме того, за счет уменьшения плотности дислокаций характерное время излучательной рекомбинации в нитридных полупроводниках больше по сравнению со временем безызлучательной рекомбинации. Малое характерное время безызлучательной рекомбинации означает, что электроны и дырки могут рекомбинировать прежде, чем произойдет взаимодействие с дислокацией.In addition, due to a decrease in the dislocation density, the characteristic time of radiative recombination in nitride semiconductors is longer than the time of nonradiative recombination. The short characteristic time of nonradiative recombination means that electrons and holes can recombine before an interaction with a dislocation occurs.

Для снижения уровня дефектов и дислокаций в слоях гетероструктуры, обусловленных рассогласованием кристаллической решетки подложки и сформированными на ней двухслойными компонентами, в предлагаемом изобретении между подложкой и смежным с подложкой двухслойным компонентом предусмотрены релаксационные слои.To reduce the level of defects and dislocations in the heterostructure layers caused by the mismatch of the crystal lattice of the substrate and the two-layer components formed on it, in the proposed invention, relaxation layers are provided between the substrate and the two-layer component adjacent to the substrate.

При наличии только одного релаксационного слоя в смежном с подложкой двухслойным компонентом возникают «прорастающие» дислокации.In the presence of only one relaxation layer, “sprouting” dislocations appear in the two-layer component adjacent to the substrate.

С другой стороны, слишком большое количество релаксационных слоев увеличивает общее сопротивление гетероструктуры в целом, что сопровождается ростом рабочего напряжения. Увеличивается потребление электрической энергии, и эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую падает. В общем случае количество релаксационных слоев составляет от 3 до 7 и может быть определено расчетным путем или экспериментально в зависимости от конкретных параметров гетероструктуры.On the other hand, too many relaxation layers increase the overall resistance of the heterostructure as a whole, which is accompanied by an increase in the operating voltage. The consumption of electrical energy increases, and the efficiency of converting solar energy into electrical energy decreases. In the general case, the number of relaxation layers is from 3 to 7 and can be determined by calculation or experimentally, depending on the specific parameters of the heterostructure.

Экспериментально определено, что наилучшее согласование параметров кристаллических решеток подложки, выполненной из AlN и слоев двухслойных компонентов, выполненных из InGaN, достигается при условии, что релаксационные слои, размещенные между подложкой и смежным с подложкой двухслойным компонентом выполнены из AlxInyGa1-x-yN, a x+y<1.It was experimentally determined that the best coordination of the crystal lattice parameters of a substrate made of AlN and layers of two-layer components made of InGaN is achieved provided that the relaxation layers placed between the substrate and the two-layer component adjacent to the substrate are made of Al x In y Ga 1-xy N, a x + y <1.

Еще одним условием, обеспечивающим повышение эффективности преобразования солнечной энергии в электрическую, является оптимальное соотношение значений ширины запрещенной зоны двухслойных компонентов.Another condition providing an increase in the efficiency of converting solar energy into electrical energy is the optimal ratio of the values of the band gap of two-layer components.

В соответствии с предлагаемым изобретением ширина запрещенной зоны двухслойных компонентов должна удовлетворять соотношению: Eg1:Eg2:Eg3=1:2,23:3,08, где 0,65≤Eg3≤0,85 эВ. Именно при таком соотношении ширины запрещенной зоны двухслойных компонентов достигается одновременно возможность эффективного поглощения солнечной энергии во всем диапазоне спектра солнечного излучения при оптимальном соотношении параметров кристаллических решеток слоев двухслойных компонентов.In accordance with the invention, the band gap of the two-layer components must satisfy the ratio: E g1 : E g2 : E g3 = 1: 2.23: 3.08, where 0.65≤E g3 ≤0.85 eV. It is with this ratio of the band gap of the two-layer components that the possibility of efficient absorption of solar energy in the entire range of the spectrum of solar radiation is achieved at the optimum ratio of the crystal lattice parameters of the layers of the two-layer components.

Eg1 не может быть меньше 0,65, т.к. это значение ширины запрещенной зоны слоев, выполненных из InN. В случае увеличения ширины запрещенной зоны боле 0,85 не обеспечивается преобразование части спектра инфракрасного излучения.E g1 cannot be less than 0.65, because this is the band gap of layers made of InN. In the case of an increase in the band gap of more than 0.85, conversion of part of the infrared spectrum is not ensured.

В некоторых вариантах исполнения целесообразно, чтобы поверхность, предназначенная для облучения солнечной энергией, была обращена в сторону подложки.In some embodiments, it is advisable that the surface intended for irradiation with solar energy is facing the substrate.

В случае, если подложка является проводящей и имеет ширину запрещенной зоны, перекрывающую значительную часть спектра солнечного излучения, то возможно создание вертикального чипа солнечного элемента (контакты расположены по разные стороны подложки). Это позволяет добиться снижения рабочего напряжения, улучшения растекания тока по гетероструктуре, а также упрощает технологию изготовления чипа солнечного элемента.If the substrate is conductive and has a band gap that covers a significant part of the solar radiation spectrum, then it is possible to create a vertical solar cell chip (contacts are located on opposite sides of the substrate). This allows to reduce the operating voltage, improve the spreading of the current along the heterostructure, and also simplifies the manufacturing technology of the solar cell chip.

В ряде случаев целесообразно, чтобы подложка из AlN была выполнена с возможностью отделения, что позволяет дополнительно снизить рабочее напряжение.In some cases, it is advisable that the AlN substrate be made with the possibility of separation, which further reduces the operating voltage.

Изобретение поясняется чертежом, где показана гетероструктура многопереходного солнечного элемента.The invention is illustrated in the drawing, which shows the heterostructure of a multi-junction solar cell.

Согласно изобретению гетероструктра многопереходного солнечного элемента содержит подложку 1, на которой размещено три сопряженных друг с другом выполненных из In1-xGaxN двухслойных компонента 2, 3 и 4 с p-n-переходами 5, 6 и 7 между слоями. Между подложкой и смежным с подложкой двухслойным компонентом размещены релаксационные слои 8, 9, 10 и 11. Двухслойные компоненты сопряжены между собой туннельными переходами 12 и 13.According to the invention, the heterostructure of the multi-junction solar cell contains a substrate 1 on which there are three conjugated bilayer components 2, 3 and 4 made of In 1-x Ga x N with pn junctions 5, 6 and 7 between the layers. Between the substrate and the two-layer component adjacent to the substrate, relaxation layers 8, 9, 10 and 11 are placed. The two-layer components are interconnected by tunnel junctions 12 and 13.

Гетероструктура многопереходного солнечного элемента изготовлена в едином процессе эпитаксиального роста, при этом каждый двухслойный компонент образован путем подачи соответствующей концентрации реагентов на вход эпитаксиального реактора.The heterostructure of the multi-junction solar cell is made in a single epitaxial growth process, with each two-layer component formed by supplying an appropriate concentration of reagents to the input of the epitaxial reactor.

Солнечный элемент на основе гетероструктуры, выполненной согласно изобретению, работает следующим образом.A solar cell based on a heterostructure made according to the invention operates as follows.

Облучение солнечного элемента осуществляется со стороны подложки 1.The solar cell is irradiated from the side of the substrate 1.

На поверхность двухслойного компонента 2 падает солнечное излучение. Часть фотонов с энергией Eg>2 эВ поглощается двухслойным компонентом 2 и вызывает генерацию электронно-дырочных пар. Разделение электронов и дырок достигается за счет электрического поля p-n перехода между слоями компонента 2. Фотоны с энергией 1,45 ≤Eg≤2 эВ поглощаются двухслойным компонентом 3, а фотоны с энергией Eg≤1,45 эВ - двухслойным компонентом 4, при этом в двухслойных компонентах 3 и 4 также, как и в двухслойном компоненте 2, происходит генерация электронно-дырочных пар и разделение электронов и дырок. Связь между переходами с различными значениями ширины запрещенной зоны обеспечивается туннельными переходами 12 и 13.Solar radiation is incident on the surface of the two-layer component 2. Some photons with energies E g > 2 eV are absorbed by the two-layer component 2 and cause the generation of electron-hole pairs. Separation of electrons and holes is achieved due to the electric field pn junction between the layers of component 2. Photons with an energy of 1.45 ≤E g ≤2 eV are absorbed by the two-layer component 3, and photons with an energy of E g ≤1.45 eV are absorbed by the two-layer component 4, at In this, in the two-layer components 3 and 4, as well as in the two-layer component 2, the generation of electron-hole pairs and the separation of electrons and holes occur. The connection between transitions with different values of the band gap is provided by tunnel junctions 12 and 13.

Образцы солнечных элементов, выполненных в соответствии с предлагаемым изобретением, были изготовлены методом хлоридно-гидридной эпитаксии (HVPE).Samples of solar cells made in accordance with the invention were made by chloride hydride epitaxy (HVPE).

В таблице 1 представлена структура образцов солнечных элементов (составы слоев и толщина слоев).Table 1 shows the structure of samples of solar cells (layer compositions and layer thickness).

Таблица 1Table 1 Структура солнечного элементаSolar cell structure Слои солнечного элементаSolar cell layers Материал слояLayer material Состав слояLayer composition Толщина слояLayer thickness Двухслойный компонентTwo layer component InNInn InNInn 200 nM200 nM   InNInn InNInn 100 nM100 nM Туннельный переходTunnel passage InGaNInGaN In0.5Ga0.5NIn 0.5 Ga 0.5 N 30 nM30 nM   InGaNInGaN In0.5Ga0.5NIn 0.5 Ga 0.5 N 30 nM30 nM Двухслойный компонентTwo layer component InGaNInGaN In0.5Ga0.5NIn 0.5 Ga 0.5 N 200 nM200 nM   InGaNInGaN http://Ino.5Gao.5Nhttp: //Ino.5Gao.5N 100 nM100 nM Туннельный переходTunnel passage InGaNInGaN In0.33Ga0.67N In 0.33 Ga 0.67N 30 nM30 nM   InGaNInGaN In0.33Ga0.67N In 0.33 Ga 0.67N 30 nM30 nM Двухслойный компонентTwo layer component InGaNInGaN In0.33Ga0.67N In 0.33 Ga 0.67N 200 nM200 nM   InGaNInGaN In0.33Ga0.67N In 0.33 Ga 0.67N 100 nM100 nM Релаксационные слоиRelaxation layers AlInGaNAlInGaN AlInGaNAlInGaN 700 nM700 nM   AlInGaNAlInGaN AlInGaNAlInGaN 100 nM100 nM   AlInGaNAlInGaN AlInGaNAlInGaN 700 nM700 nM   AlInGaNAlInGaN AlInGaNAlInGaN 100 nM100 nM ПодложкаSubstrate AlNAln AlNAln  

Ширина запрещенной зоны двухслойных компонентов составляла соответственно: 0,65 эВ, 1,45 эВ и 2 эВ.The band gap of the two-layer components was respectively: 0.65 eV, 1.45 eV, and 2 eV.

Солнечные элементы облучались солнечным излучением со стороны подложки.Solar cells were irradiated with solar radiation from the side of the substrate.

Оценка КПД экспериментальных образцов солнечных элементов была проведена с помощью измерителя параметров солнечных элементов ST-1000 фирмы ТЕЛЕКОМ-СТВ (Россия).Efficiency assessment of experimental samples of solar cells was carried out using a ST-1000 solar cell parameters meter manufactured by TELECOM-STV (Russia).

В Таблице 2 представлены основные характеристики установки для измерения параметров образцов солнечных элементов.Table 2 presents the main characteristics of the installation for measuring the parameters of samples of solar cells.

Таблица 2table 2 Характеристики установки для измерения параметров образцов солнечных элементовCharacteristics of the installation for measuring the parameters of samples of solar cells Типа и марка прибораType and brand of device Основные характеристикиMain characteristics Измеритель параметров солнечных элементов ST-1000 фирмы ТЕЛЕКОМ-СТВ (Россия)ST-1000 solar cell meter TELECOM-STV (Russia) 1. Поле однородной засветки при неравномерности ±1%: 150×150 мм1. The field of uniform illumination with unevenness ± 1%: 150 × 150 mm 2. Спектр засветки: AM 1.5 по классу В (IEC 904-9)2. Illumination spectrum: AM 1.5 Class B (IEC 904-9) 3. Диапазон измеряемых напряжений: -2,4 ÷ +2,4 В3. Measured voltage range: -2.4 ÷ +2.4 V 4. Погрешность измерения напряжений для диапазона значений холостого хода: 0,5-1,0 В ± 1%4. Voltage measurement error for the idle range: 0.5-1.0 V ± 1% 5. Дискретность измерения напряжения: 0,3 мВ5. Resolution of voltage measurement: 0.3 mV 6. Диапазон измеряемых токов: -8,0 - +8,0 А6. Measured current range: -8.0 - +8.0 A 7. Погрешность измерения тока для диапазона значений короткого замыкания: 4÷8 А ± 1%7. Current measurement error for the range of short circuit values: 4 ÷ 8 A ± 1% 8. Длительность импульса засветки: не более 10 мс8. Illumination pulse duration: no more than 10 ms 9. Дискретность измерения температуры: 0,2°C9. Resolution of temperature measurement: 0.2 ° C

Были проведены измерения параметров экспериментальных образцов при стандартных условиях измерений (температура окружающей среды 16÷26°C, относительная влажность воздуха не более 85%, атмосферное давление 750±50 мм рт.ст.).The parameters of the experimental samples were measured under standard measurement conditions (ambient temperature 16–26 ° C, relative humidity no more than 85%, atmospheric pressure 750 ± 50 mm Hg).

Эффективность поглощения 1-го перехода составляла 18%.The absorption efficiency of the 1st transition was 18%.

Эффективность поглощения 2-го перехода составляла 17%.The absorption efficiency of the 2nd transition was 17%.

Эффективность поглощения 3-го перехода составляла 15%.The absorption efficiency of the 3rd transition was 15%.

В целом КПД образцов с концентратором солнечного излучения AM-1,5 составлял 50±5%.In general, the efficiency of samples with a solar radiation concentrator AM-1.5 was 50 ± 5%.

Claims (3)

1. Гетероструктура многопереходного солнечного элемента на основе нитридов твердых растворов металлов третьей группы, включающая подложку, выполненную из AlN, на которой размещено три сопряженных друг с другом выполненных из In1-xGaxN двухслойных компонента с p-n-переходами между слоями, сопряженных между собой туннельными переходами, причем ширина запрещенной зоны компонентов возрастает в направлении к поверхности, предназначенной для облучения солнечной энергией, отличающаяся тем, что дополнительно содержит по крайней мере два релаксационных слоя, размещенных между подложкой и смежным с подложкой двухслойным компонентом, выполненных из AlxInyGa1-x-yN, где x+y<1, при этом ширина запрещенной зоны двухслойных компонентов удовлетворяет соотношению:
Eg1:Eg2:Eg3=1:2,23:3,08,
где 0,65≤Еg1≤0,85.1. Heterostructure of a multi-junction solar cell based on nitrides of solid solutions of metals of the third group, including a substrate made of AlN, on which are placed three conjugated made of In 1-x Ga x N two-layer components with pn junctions between layers conjugated between tunnel transitions, and the band gap of the components increases towards the surface intended for irradiation with solar energy, characterized in that it additionally contains at least two relaxation onnyh layer disposed between the substrate and adjacent to the two-layer substrate component made of Al x In y Ga 1-xy N, wherein x + y <1, wherein the bandgap bilayer components satisfies the relationship:
E g1 : E g2 : E g3 = 1: 2.23: 3.08,
where 0.65≤E g1 ≤0.85. 2. Гетероструктура по п.1, отличающаяся тем, что поверхность, предназначенная для облучения солнечной энергией, обращена в сторону подложки.2. The heterostructure according to claim 1, characterized in that the surface intended for irradiation with solar energy is facing the substrate. 3. Гетероструктура по п.1, отличающаяся тем, что подложка выполнена с возможностью отделения. 3. The heterostructure according to claim 1, characterized in that the substrate is made with the possibility of separation.
RU2013127698/28A 2013-06-18 2013-06-18 Heterostructure of multijunction solar element RU2548580C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013127698/28A RU2548580C2 (en) 2013-06-18 2013-06-18 Heterostructure of multijunction solar element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013127698/28A RU2548580C2 (en) 2013-06-18 2013-06-18 Heterostructure of multijunction solar element

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013127698A RU2013127698A (en) 2014-12-27
RU2548580C2 true RU2548580C2 (en) 2015-04-20

Family

ID=53278356

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013127698/28A RU2548580C2 (en) 2013-06-18 2013-06-18 Heterostructure of multijunction solar element

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2548580C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101101933A (en) * 2007-07-13 2008-01-09 南京大学 Setup method for indium-gallium-nitride p-n node type multi-node solar battery structure
US20080245400A1 (en) * 2007-04-09 2008-10-09 Amberwave Systems Corporation Nitride-based multi-junction solar cell modules and methods for making the same
WO2009089201A2 (en) * 2008-01-07 2009-07-16 Rosestreet Labs Energy, Inc. Group iii-nitride solar cell with graded compositions
RU2376679C1 (en) * 2008-09-16 2009-12-20 Общество с ограниченной ответственностью "Технология Полупроводниковых Кристаллов" Semiconductor multijunction solar cell

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080245400A1 (en) * 2007-04-09 2008-10-09 Amberwave Systems Corporation Nitride-based multi-junction solar cell modules and methods for making the same
CN101101933A (en) * 2007-07-13 2008-01-09 南京大学 Setup method for indium-gallium-nitride p-n node type multi-node solar battery structure
WO2009089201A2 (en) * 2008-01-07 2009-07-16 Rosestreet Labs Energy, Inc. Group iii-nitride solar cell with graded compositions
RU2376679C1 (en) * 2008-09-16 2009-12-20 Общество с ограниченной ответственностью "Технология Полупроводниковых Кристаллов" Semiconductor multijunction solar cell

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013127698A (en) 2014-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kuwahara et al. GaInN-based solar cells using strained-layer GaInN/GaInN superlattice active layer on a freestanding GaN substrate
CN101971367B (en) Infrared light emitting device
Sheu et al. Demonstration of GaN-based solar cells with GaN/InGaN superlattice absorption layers
Jampana et al. Design and Realization of Wide-Band-Gap ($\sim $2.67 eV) InGaN pn Junction Solar Cell
Lee et al. Enhanced conversion efficiency of InGaN multiple quantum well solar cells grown on a patterned sapphire substrate
RU2376679C1 (en) Semiconductor multijunction solar cell
JP7209338B2 (en) semiconductor element
Saron et al. Interface properties determined the performance of thermally grown GaN/Si heterojunction solar cells
Blank et al. Temperature dependence of the photoelectric conversion quantum efficiency of 4H–SiC Schottky UV photodetectors
Moustafa et al. Numerical simulation of single junction InGaN solar cell by SCAPS
Lu et al. A 2.05 eV AlGaInP sub-cell used in next generation solar cells
CN110335904B (en) InGaN/GaN multi-quantum well solar cell inserted with AlInGaN barrier layer structure
RU2548580C2 (en) Heterostructure of multijunction solar element
Cai et al. Effect of light intensity and temperature on the performance of GaN-based pin solar cells
Ho et al. Optical and electrical characteristics of high‐efficiency InGaP/InGaAs/Ge triple‐junction solar cell incorporated with InGaAs/GaAs QD layers in the middle cell
Li et al. The effects of InGaN layer thickness on the performance of InGaN/GaN p—i—n solar cells
Jing et al. Enhanced performance of InGaN/GaN multiple quantum well solar cells with patterned sapphire substrate
Shan et al. Effect of indium composition on the microstructural properties and performance of InGaN/GaN MQWs solar cells
RU2547324C2 (en) Multi-junction semiconductor solar cell
Honsberg et al. InGaN–A new solar cell material
Li et al. InGaN/GaN multiple quantum well solar cells with good open-circuit voltage and concentrator action
Sun et al. Photoelectric characteristics of metal/InGaN/GaN heterojunction structure
Sayad et al. Simulation study of InGaN/GaN multiple quantum well solar cells
Liu et al. Comparative study on the InGaN multiple-quantum-well solar cells assisted by capacitance-voltage measurement with additional laser illumination
Fujii et al. GaInN‐based solar cells using GaInN/GaInN superlattices

Legal Events

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

Effective date: 20170619