RU2657073C2 - Фотовольтаический элемент с переменной запрещенной зоной - Google Patents
Фотовольтаический элемент с переменной запрещенной зоной Download PDFInfo
- Publication number
- RU2657073C2 RU2657073C2 RU2016107114A RU2016107114A RU2657073C2 RU 2657073 C2 RU2657073 C2 RU 2657073C2 RU 2016107114 A RU2016107114 A RU 2016107114A RU 2016107114 A RU2016107114 A RU 2016107114A RU 2657073 C2 RU2657073 C2 RU 2657073C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transition
- base
- emitter
- semiconductor material
- concentration
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 113
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 56
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 46
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 90
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 28
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 22
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 17
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 14
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 claims description 8
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 82
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 17
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 17
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 13
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 12
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 8
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 8
- 230000006870 function Effects 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 5
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 4
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 3
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 2
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 2
- 150000002902 organometallic compounds Chemical group 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000010643 Leucaena leucocephala Nutrition 0.000 description 1
- 240000007472 Leucaena leucocephala Species 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000006862 quantum yield reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
- H01L31/068—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
- H01L31/0687—Multiple junction or tandem solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
- H01L31/0264—Inorganic materials
- H01L31/0304—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds
- H01L31/03046—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds including ternary or quaternary compounds, e.g. GaAlAs, InGaAs, InGaAsP
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
- H01L31/065—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the graded gap type
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
- H01L31/072—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type
- H01L31/0725—Multiple junction or tandem solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/184—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof the active layers comprising only AIIIBV compounds, e.g. GaAs, InP
- H01L31/1844—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof the active layers comprising only AIIIBV compounds, e.g. GaAs, InP comprising ternary or quaternary compounds, e.g. Ga Al As, In Ga As P
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/184—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof the active layers comprising only AIIIBV compounds, e.g. GaAs, InP
- H01L31/1844—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof the active layers comprising only AIIIBV compounds, e.g. GaAs, InP comprising ternary or quaternary compounds, e.g. Ga Al As, In Ga As P
- H01L31/1848—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof the active layers comprising only AIIIBV compounds, e.g. GaAs, InP comprising ternary or quaternary compounds, e.g. Ga Al As, In Ga As P comprising nitride compounds, e.g. InGaN, InGaAlN
-
- 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
-
- 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
- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Предложен монолитный фотовольтаический элемент. Упомянутый элемент содержит по меньшей мере один переход. Каждый из упомянутого по меньшей мере одного перехода содержит базу, образованную легированным полупроводниковым материалом первого типа проводимости, и эмиттер, образованный легированным полупроводниковым материалом второго типа проводимости, противоположного первому. Упомянутый эмиттер расположен стопкой на базе в соответствии с первым направлением. Полупроводниковый материал базы и/или эмиттера по меньшей мере одного из упомянутого по меньшей мере одного перехода является полупроводниковым материалом, образованным химическим соединением по меньшей мере одного первого элемента и второго элемента. Ширина запрещенной зоны и постоянная решетки упомянутого полупроводникового материала базы и/или эмиттера зависят от концентрации упомянутого первого элемента в упомянутом химическом соединении по отношению к упомянутому второму элементу. Упомянутая концентрация первого элемента в упомянутом химическом соединении по отношению ко второму элементу не является равномерной вдоль упомянутого первого направления, будучи равной первой величине в нижней части упомянутых базы и/или эмиттера и будучи равной второй величине, меньшей, чем первая величина, в верхней части упомянутых базы и/или эмиттера. Упомянутая верхняя часть находится над упомянутой нижней частью в соответствии с первым направлением. Также предложен способ изготовления монолитного фотовольтаического элемента. Изобретения обеспечивают повышение эффективности солнечных элементов. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Настоящее изобретение в основном относится к области фотовольтаических элементов и, в частности, к фотовольтаическим элементам для преобразования солнечного излучения (солнечным элементам).
Солнечные элементы представляют собой электронные приборы, способные преобразовывать электромагнитную энергию, такую как солнечное излучение, в электричество.
Такие электронные приборы, в основном, состоят из полупроводниковых материалов, которые характеризуются кристаллической структурой твердого тела, имеющей запрещенные энергетические зоны ("запрещенные зоны"), расположенные между валентными зонами и зонами проводимости. Запрещенная зона определяет энергетический интервал, который обычно запрещен для свободных электронов. Однако когда в солнечном элементе на материал такого типа падает солнечное излучение, электроны, которые занимают нижние энергетические зоны, могут быть возбуждены до такой степени, что совершают энергетический скачок и выходят за границы запрещенной зоны для достижения более высоких энергетических зон. Например, когда находящиеся в валентной зоне полупроводника электроны поглощают достаточное количество энергии от фотонов падающего солнечного излучения, такие электроны могут выйти за границы запрещенной зоны и достичь зоны проводимости.
Достигая зоны более высоких энергий, такие электроны оставляют в нижних энергетических зонах незаполненные места; такие пустые места, определяемые на профессиональном языке термином "дырки", могут перемещаться в кристаллической решетке от атома к атому. Эти дырки, таким образом, действуют как носители заряда точно так же, как и свободные электроны в зоне проводимости, и вносят свой вклад в проводимость кристалла.
Другими словами, каждый поглощенный полупроводником фотон порождает соответствующую пару электрон-дырка. Набор электронно-дырочных пар, образовавшихся при поглощении фотонов, порождает так называемый фототок солнечного элемента. Образовавшиеся таким образом дырки и электроны могут рекомбинировать друг с другом, вычитая свой вклад в поддержание фототока. Чтобы избежать этого явления (или по меньшей мере ослабить его, насколько это возможно) для повышения эффективности солнечного элемента, в полупроводниковом материале создают локальное электрическое поле. Таким образом, дырки и электроны, созданные после поглощения фотонов, в результате будут ускоряться этим локальным электрическим полем в противоположных направлениях, так что вероятность того, что они рекомбинируют до достижения выводов солнечного элемента, резко снижается. В частности, такое электрическое поле возникает посредством создания области пространственного заряда, такой как обедненная область, получаемая посредством создания p-n перехода между парой противоположно легированных полупроводниковых материалов.
Солнечные элементы могут быть с одним переходом p-n или n-p типа, или однопереходными солнечными элементами, или могут быть с более чем одним переходом типа p-n или n-p, или многопереходными солнечными элементами.
Однопереходные солнечные элементы по существу образуются в результате присутствия одного p-n или n-p перехода. Наоборот, многопереходные солнечные элементы реализуются путем укладки стопкой друг на друга различных p-n или n-p переходов, в настоящее время – от двух до пяти переходов. Разные переходы выполнены из разных полупроводниковых материалов и электрически последовательно соединены друг с другом с помощью туннельных диодов, расположенных между каждой парой смежных переходов.
Каждый из различных наложенных один на другой переходов образует так называемый элементарный элемент, и различные элементарные элементы способны по отдельности преобразовывать различные участки спектра падающего солнечного излучения более эффективным образом по сравнению с тем, что достижимо с одним переходом.
Многопереходные элементы имеют преимущество в том, что они способны обеспечить более высокое выходное напряжение по сравнению с однопереходными элементами, причем общее напряжение равно сумме напряжений отдельных элементарных элементов (минус небольшое падение напряжения в туннельных диодах, последовательно соединяющих эти элементы).
В последние годы характеристики солнечных элементов на основе полупроводниковых материалов, основанных на химических соединениях элементов III и V групп Периодической таблицы элементов, в дальнейшем здесь называемых просто "III-V материалами", и, в частности, солнечные элементы на GaAs, постоянно совершенствовались благодаря техническому прогрессу, что позволяет разрабатывать новые материалы для производства трех-, четырех- и даже пятипереходных элементов.
Стоимость многопереходного солнечного элемента несколько выше, чем стоимость однопереходного солнечного элемента, а его эффективность значительно выше (при условии освещения вне земной атмосферы при 25°С эффективность составляет приблизительно 30% для трехпереходного элемента по сравнению с 20% для однопереходного элемента); по этой причине, особенно для аэрокосмических применений, рынок ориентирован на использование этих новых, более эффективных приборов. Например, современные большие телекоммуникационные спутники требуют использования трехпереходных солнечных элементов. С другой стороны, эти элементы имеют применение и в "наземных" приложениях, таких как оптические концентрирующие системы.
В целях изготовления слои различных материалов, предназначенные для образования переходов солнечного элемента, обычно получают с помощью эпитаксиальной технологии посредством осаждения (например, посредством химического осаждения из паров металлорганических соединений - MOCVD) на коммерческие подложки. В целях изготовления солнечных элементов из III-V материалов наиболее используемыми материалами в качестве подложки являются германий (Ge) и/или арсенид галлия (GaAs). Другие используемые в качестве подложек материалы содержат, например, кремний (Si).
Изготовление солнечного элемента путем эпитаксиального выращивания одного или более слоев на подложке посредством осаждения требует, чтобы материалы выращиваемых слоев имели постоянную решетки, совместимую с постоянной решетки материала, который образует подложку. В самом деле, если бы слой материала был выращен с решеткой, значительно отличающейся от решетки материала подложки, то во время операции осаждения образовались бы кристаллографические дефекты (на профессиональном языке - "дислокации"), которые значительно ухудшают оптико-электронные и транспортные свойства переходов получившегося солнечного элемента.
Вышеупомянутая совместимость постоянной решетки ограничивает пределы выбора III-V материалов, которые могут быть использованы в современных солнечных элементах, например, в трехпереходных солнечных элементах с германиевой подложкой, препятствуя разработке новых солнечных элементов с более высокими эффективностями, чем у тех, которые разрабатываются в настоящее время. Действительно, необходимость выбирать материалы с постоянной решетки, совместимой с постоянной решетки подложки, затрудняет реализацию новых структур, в которых переходы образованы из материалов, запрещенные зоны которых позволяют осуществлять лучшее преобразование солнечного спектра.
Для того чтобы повысить эффективность солнечных элементов, образованных из материалов III и V групп, известное решение предусматривает использование материалов, имеющих постоянные решетки, которые не совместимы с постоянной решетки подложки, вводя между каждой парой слоев материалов, имеющих постоянные решетки, которые не совместимы между собой, специально подобранные согласующие структуры, выполненные с возможностью удерживать эти кристаллографические дефекты в себе, предотвращая деградацию характеристик солнечного элемента. Каждая согласующая структура выполнена между первым переходом, имеющим первую постоянную решетки, и вторым переходом, имеющим вторую постоянную решетки (отличную от первой) в области элемента, которая не является активной с фотоэлектрической точки зрения, как правило, между первым переходом и туннельным диодом, который соединяет второй переход. Согласующая структура, как правило, реализуется через последовательность слоев из одного и того же материала (например, InGaAs, InGaP, AlInGaP). Каждый слой имеет соответствующую постоянную решетки (которая остается постоянной по всему слою), при этом первый слой последовательности (в контакте с первым переходом) имеет постоянную решетки, равную постоянной решетки материала, который образует первый переход, при этом последующие промежуточные слои имеют постоянные решетки, которые постепенно приближаются к постоянной решетки материала, который образует второй переход, а последний слой (в контакте с туннельным диодом) имеет постоянную решетки, равную постоянной решетки материала, который образует второй переход. Постоянные решеток различных слоев устанавливаются посредством регулирования в каждом слое концентрации двух из тех элементов, которые образуют химическое соединение материала этого слоя. Однако до сих пор все еще нет никаких свидетельств того, что эти структуры также способны предотвращать распространение кристаллографических дефектов в другие области солнечного элемента в течение его срока службы. Например, изменения температуры, которым подвергается солнечный элемент в течение его срока службы, создают в составляющих его материалах механические напряжения, которые позволяют распространение кристаллографических дефектов, изначально заключенных в согласующих структурах, по всей конструкции этого солнечного элемента.
Известно также изготовление солнечных элементов, содержащих по меньшей мере переход, включающий в себя слой материала на основе соединения индия (In), галлия (Ga) и фосфора (Р) (или InGaP) или In, Ga и мышьяка (As) (или InGaAs) с равномерной концентрацией индия по всей глубине слоя. Известно, что при увеличении упомянутой равномерной концентрации In в материале по меньшей мере одного из двух слоев, образующих переход, соответствующая ширина запрещенной зоны уменьшается. Учитывая, что по мере того, как ширина запрещенной зоны уменьшается, соответственно увеличивается участок солнечного спектра, который может быть преобразован, таким методом можно увеличить выдаваемый солнечным элементом ток. Тем не менее использование этого метода не свободно от недостатков. Во-первых, известно, что при уменьшении ширины запрещенной зоны соответственно уменьшается напряжение, которое создается на выводах перехода. Кроме того, при слишком большом увеличении концентрации In постоянная решетки материала изменяется, соответственно порождая кристаллографические дефекты, способные вызывать ухудшение оптико-электронных и транспортных свойств солнечного элемента. Наличие таких кристаллографических дефектов возрастает по мере того, как увеличивается толщина слоя материала с высокой концентрацией In.
В свете вышесказанного заявитель обнаружил, что известные в настоящее время в области техники решения, касающиеся реализации фотовольтаических элементов и, в частности, реализации солнечных элементов, могут быть улучшены с точки зрения эффективности.
Различные аспекты такого решения в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения указаны в независимых пунктах формулы изобретения.
Один аспект настоящего изобретения касается монолитного фотовольтаического элемента. Упомянутый монолитный фотовольтаический элемент содержит по меньшей мере один переход. Каждый один из упомянутого по меньшей мере одного перехода содержит базу, образованную легированным полупроводниковым материалом первого типа проводимости, и эмиттер, образованный легированным полупроводниковым материалом второго типа проводимости, противоположного первому. Упомянутый эмиттер расположен стопкой на базе в соответствии с первым направлением. Полупроводниковый материал базы и/или эмиттера по меньшей мере одного из упомянутого по меньшей мере одного перехода является полупроводниковым материалом, образованным химическим соединением по меньшей мере одного первого элемента и второго элемента. Ширина запрещенной зоны и постоянная решетки упомянутого полупроводникового материала базы и/или эмиттера зависят от концентрации упомянутого первого элемента в упомянутом химическом соединении по отношению к упомянутому второму элементу. Упомянутая концентрация первого элемента в упомянутом химическом соединении по отношению ко второму элементу не является равномерной вдоль упомянутого первого направления, будучи равной первой величине в нижней части упомянутых базы и/или эмиттера и будучи равной второй величине, меньшей, чем первая величина, в верхней части упомянутых базы и/или эмиттера. Упомянутая верхняя часть находится над упомянутой нижней частью в соответствии с первым направлением.
Дополнительный аспект настоящего изобретения относится к соответствующему способу изготовления фотовольтаического элемента.
Преимущественные варианты осуществления описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.
Решение в соответствии с одним или более вариантами осуществления настоящего изобретения, а также дополнительные признаки и их преимущества будут более понятны при обращении к нижеследующему подробному описанию, приведенному только в виде необязывающих рекомендаций и без каких-либо ограничений, с которыми следует знакомиться вместе с приложенными чертежами. В этом отношении специально оговаривается, что эти чертежи не обязательно выполнены в масштабе и что, пока не оговорено иное, они предназначены только для того, чтобы проиллюстрировать концепцию описанных конструкций и процедур. В частности:
фиг. 1 схематично показывает вид в вертикальном разрезе монолитного фотовольтаического элемента;
фиг. 2 показывает диаграмму концентрации In в химическом соединении, которое образует базу элемента с фиг. 1, а также диаграмму соответствующих зоны проводимости и валентной зоны, которые развиваются в этой базе в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения; а
фиг. 3 представляет собой график, который показывает, как изменяется внешний квантовый выход элемента с фиг. 1 от профиля равномерной концентрации In к профилю убывающей концентрации In.
Обратимся к чертежам и, в частности, к фиг. 1, где схематично показан монолитный фотовольтаический элемент в вертикальном разрезе, в частности, но без ограничения, в виде солнечного элемента, к которому могут быть применены концепции в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Фотовольтаический элемент, определенный в целом позицией 100, представляет собой многопереходный элемент с тремя переходами и включает в себя первый элементарный элемент, обозначенный на рисунке позицией 105а и называемый "нижним элементом", второй элементарный элемент, обозначенный на чертеже позицией 105b и называемый "промежуточным элементом", и третий элементарный элемент, обозначенный позицией 105с и называемый "верхним элементом". Этот верхний элемент 105с расположен над промежуточным элементом 105b, который, в свою очередь, расположен над нижним элементом 105а.
Эти три элементарных элемента электрически соединены последовательно с помощью размещенных между ними туннельных диодов; в частности, нижний элемент 105а электрически соединен с промежуточным элементом 105b с помощью первого туннельного диода, обозначенного на чертеже позицией 108, в то время как промежуточный элемент 105b электрически соединен с верхним элементом 105с посредством второго туннельного диода, обозначенного на чертеже позицией 110.
Нижний элемент 105а содержит первый слой 112 полупроводникового материала (называемый "базой") первого типа проводимости, например р-типа, и второй слой 114 полупроводникового материала (называемый "эмиттером") противоположного типа проводимости, например n-типа. База 112 и эмиттер 114 расположены в непосредственном контакте друг с другом для того, чтобы образовался p-n переход. Над эмиттером 114 предпочтительно сформирован дополнительный полупроводниковый слой 116, называемый «слоем окна», наличие которого позволяет уменьшить эффект поверхностной рекомбинации носителей заряда, фотогенерированных в слое 114, тем самым увеличивая эффективность преобразования фотовольтаического элемента 100.
Над слоем окна 116 сформирован туннельный диод 108.
Между туннельным диодом 108 и промежуточным элементом 105b предпочтительно размещен барьерный слой 118, наличие которого позволяет создать электрическое поле, которое отталкивает носители заряда, фотогенерированные в слое 120, к области пространственного заряда элемента, а также уменьшить эффект поверхностной рекомбинации носителей заряда, фотогенерированных в слое 120, тем самым увеличивая эффективность преобразования фотовольтаического элемента 100.
Сформированный над барьерным слоем 118 промежуточный элемент 105b содержит первый слой 120 полупроводникового материала (база) первого типа проводимости, например р-типа, второй слой 122 полупроводникового материала, называемый "разделительным слоем", предпочтительно образованный над базой 120, который состоит из преднамеренно не легированного полупроводникового материала. Промежуточный элемент 105b дополнительно содержит третий слой 124 полупроводникового материала (эмиттер), расположенный над разделительным слоем 122. Эмиттер 124 состоит из полупроводникового материала с типом проводимости, противоположным типу проводимости базы 120, например n-типа. Аналогично нижнему элементу 105а, над эмиттером 124 промежуточного элемента 105b предпочтительно сформирован слой 126 окна.
Над слоем 126 окна сформирован туннельный диод 110. Между туннельным диодом 110 и верхним элементом 105с предпочтительно размещен дополнительный барьерный слой 128.
Верхний элемент 105с, образованный над барьерным слоем 128, включает в себя первый слой 130 полупроводникового материала (база) с первым типом проводимости, например р-типа, над базой 130 предпочтительно образован разделительный слой 132 преднамеренно не легированного полупроводникового материала. Над разделительным слоем 132 сформирован третий слой 134 полупроводникового материала (эмиттер) с типом проводимости, противоположным типу проводимости базы 130, например, n-типа. Выше эмиттера 134 предпочтительно сформирован слой 136 окна.
На задней стороне фотовольтаического элемента 100 и, в частности, в совмещении с поверхностью базы 112, противоположной поверхности, обращенной к эмиттеру 114, образован первый слой проводящего материала 138, например, из металла, такого как золото (Au) или серебро (Ag), который представляет собой первый контактный вывод фотовольтаического элемента 100.
Над слоем 136 окна, соответствующим верхнему элементу 105с, в виде отдельного конструктивного элемента сформирована "крышка" 145 из полупроводникового материала с заданным типом проводимости, например, n-типа; на "крышке" 145 сформирован контакт из электропроводящего материала 150, например, из металла, такого как Au или Ag, который составляет второй контактный вывод фотовольтаического элемента 100.
Над слоем 136 окна сформирован покрывающий слой 140 из неотражающего материала, состоящий, например, из одного или более слоев оксидов. В этом неотражающем покрывающем слое 140 оставлен подходящий проход к металлу 150, чтобы сделать возможным внешнее подсоединение фотовольтаического элемента 100.
Рассмотрим более подробно элементарные элементы, которые составляют фотовольтаический элемент 100 в целом: нижний элемент 105а имеет базу 112, которая образована из легированного германия (Ge) первого типа проводимости, в рассмотренном примере – р-типа. Эмиттер 114 нижнего элемента 105а сформирован из того же самого материала базы 112, например, Ge, но легированного противоположным образом, в рассмотренном примере – n-типа.
Слой 116 окна может быть образован слоем III-V материала, такого как четырехкомпонентное или трехкомпонентное химическое соединение, например, соединение индия (In), галлия (Ga) и фосфора (P), т.е. InGaP, соединение In, Ga и мышьяка (As), т.е. InGaAs, соединение алюминия (Al), Ga и As, т.е. AlGaAs.
Туннельный диод 108 реализован известным образом, например посредством первого слоя, образованного из легированного III-V материала второго типа проводимости, в рассмотренном примере – n-типа, и второго слоя материала, образованного из легированного III-V материала противоположного типа проводимости, в рассмотренном примере – р-типа.
Барьерный слой 118 образован из полупроводникового материала, такого как III-V материал, такой как легированные AlGaAs, AlGaInP или InGaP первого типа проводимости, в рассмотренном примере – р-типа.
Промежуточный элемент 105b имеет базу 120, выполненную из легированного III-V материала, такого как четырехкомпонентное или трехкомпонентное химическое соединение, например, InGaAs первого типа проводимости, в рассмотренном примере – р-типа. Эмиттер 124 промежуточного элемента 105b образован из других III-V материалов, например, из такого же материала, что и материал базы 120, например, InGaAs, легированного противоположным образом, в рассмотренном примере – n-типа. Разделительный слой 122 образован полупроводниковым материалом, например, тем же материалом, что и материал базы 120, однако, материал разделительного слоя 122 обладает собственной проводимостью, т.е. без заметного количества легирующих примесей.
Слой 126 окна может быть образован слоем III-V материала, такого как AlGaAs, AlInGaP, AlInP или InGaP.
Туннельный диод 110 может быть реализован первым слоем, образованным из легированного III-V материала второго типа проводимости, в рассмотренном примере – n-типа, и вторым слоем, образованным из легированного III-V материала противоположного типа проводимости, в рассмотренном примере – р-типа.
Подобным образом, что и барьерный слой 118, барьерный слой 128 сформирован из полупроводникового материала, такого как легированный III-V материал, например AlGaInP или AlInP первого типа проводимости, в рассмотренном примере – р-типа.
Верхний элемент 105с имеет базу 130, выполненную из III-V материала, такого как четырехкомпонентное или трехкомпонентное химическое соединение, например, легированный InGaP первого типа проводимости, в рассмотренном примере – р-типа. Эмиттер 134 верхнего элемента 105с образован из другого III-V материала, например, из того же материала, что и база 130, такого как InGaP, но легированного противоположно, в рассмотренном примере – n-типа. Разделительный слой 132 реализован посредством III-V материала, например, тем же материалом, что и база 130, однако материал разделительного слоя 132 является обладает собственной проводимостью, т.е. без заметного количества легирующих примесей.
Аналогичным образом, что и слой 126 окна, слой 136 окна может быть образован слоем III-V материала, такого как AlInP.
С точки зрения производственного процесса фотовольтаический элемент 100 изготовлен из подложки из полупроводникового материала, которая образует базу 112 нижнего элемента 105а, в рассмотренном примере – Ge подходящего типа проводимости, в рассмотренном примере – р-типа, и с достаточной концентрацией легирующих примесей. В частности, посредством процессов осаждения и/или диффузии, начиная с такой подложки, которая действует в качестве базы 112, образован эмиттер 114 нижнего элемента 105а. Все последующие слои фотовольтаического элемента 100 вплоть до окна 136 получены с помощью подходящих методов эпитаксиального выращивания, таких как молекулярно-лучевая эпитаксия, «МЛЭ», или посредством химического осаждения из газовой фазы металлоорганических соединений, «МОСVD», при использовании эмиттера 114 и базы 112 нижнего элемента 105а в качестве массивной подложки.
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения концентрация In в соединении InGaAs, которое образует базу 120 промежуточного элемента 105b, не является равномерной, а изменяется по его глубине, т.е. вдоль направления, обозначенного на фиг. 1 позицией х, с первого значения C1 в нижней части базы (например, на границе раздела между базой 120 и расположенным ниже барьером 118) до второго значения С2<С1 в верхней части базы (например, на границе раздела между базой 120 и расположенным выше разделительным слоем 122).
Обратимся к случаю, в котором последующие слои фотовольтаического элемента 100 получены посредством метода MOCVD, изменение профиля концентрации In в базе промежуточного элемента 105b может, например, быть достигнуто путем изменения во время процесса выращивания потока газа-носителя прекурсора In по отношению к потоку газа-носителя прекурсора Ga (или наоборот).
Для того чтобы подробно описать эффекты, вызываемые наличием неоднородной концентрации In в соединении InGaAs, которое образует базу 120, и проиллюстрировать преимущества, получаемые в результате такого решения, обратимся к фиг. 2.
На фиг. 2 показана диаграмма 205 концентрации In в соединении InGaAs в направлении х, которое образует базу 120, и диаграмма 210 соответствующих зоны проводимости и валентной зоны, которые развиваются в базе 120 вдоль направления х в результате концентрации In с диаграммы 205.
Обратимся к диаграмме 205, где непрерывной линией показана концентрация CIn индия в соединении InGaAs базы 120 в соответствии с известным решением, при этом концентрация CIn является равномерной по всей толщине базы 120, т.е. имеет постоянную величину Сс вдоль направления х. Пунктирной линией показана концентрация CIn* индия в соединении InGaAs базы 120 в соответствии с решением согласно варианту осуществления настоящего изобретения, при этом такая концентрация CIn* линейно убывает вдоль направления х от первой величины С1≥Сс на границе раздела между базой 120 и расположенным ниже барьером 118 до второй величины С2<C1 на границе раздела между базой 120 и расположенным выше разделительным слоем 122.
Например, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения С1 может быть такой, что отношение In/Ga в соединении InGaAs составляет 3-10%, в то время как величина С2 может быть такой, что отношение In/Ga в соединении InGaAs составляет 0-2%.
Обратимся к диаграмме 210, на которой непрерывной линией показаны зона проводимости Cb и валентная зона Vb, которые развиваются в базе 120 вдоль направления х в результате показанной на диаграмме 205 равномерной концентрацией CIn в соответствии с известным решением. Пунктирной линией показаны зона проводимости Cb* и валентная зона Vb*, которые развиваются в базе 120 вдоль направления х в результате показанной на диаграмме 205 уменьшающейся (по направлению х) концентрации CIn* в соответствии с решением согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
В известном случае равномерной концентрации CIn индия оказывается, что ширина запрещенной зоны Eg, равная разности (в терминах электронной энергии) между зоной проводимости Cb и валентной зоны Vb, имеет величину Eg, почти неизменную по всей глубине базы 120, то есть имеет постоянное значение с изменением х.
Благодаря убывающему профилю концентрации CIn* вдоль направления х, зона проводимости Cb* в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения демонстрирует участки, имеющие более низкие значения электронной энергии, чем значения электронной энергии зоны проводимости Cb, соответствующие равномерной концентрации CIn, в то время как валентные зоны Vb и Vb* практически совпадают. Зона проводимости Cb* имеет более низкие значения электронной энергии там, где концентрация In выше. Следовательно, по мере убывания профиля концентрации, такого как профиль CIn*, показанный на фиг. 2, соответствующая зона проводимости Cb* демонстрирует более низкие значения электронной энергии (ниже, чем значения электронной энергии зоны проводимости Cb) в самых глубоких областях базы 120 (т.е. при малых значениях х) и все большие и большие значения по мере приближения к границе раздела с разделительным слоем 122 (т.е. с увеличением х).
Следовательно, в случае снижения концентрации CIn* ширина запрещенной зоны Eg*, равная разнице (в терминах электронной энергии) между зоной проводимости Cb* и валентной зоной Vb*, больше не является постоянной по всей глубине базы 120, а изменяется как функция х. При концентрации CIn* убывающий профиль, который начинается с исходной величины C1≥Cc на границе раздела между базой 120 и барьером 118 и заканчивается конечной величиной С2<C1 на границе раздела между базой 120 и разделительным слоем 122, ширина запрещенной зоны Eg* имеет профиль, который возрастает с увеличением х и который начинается от исходной величины E1<Eg на границе раздела между базой 120 и барьером 118 до тех пор, пока он не достигнет конечной величины Е2>E1 на границе между базой 120 и разделительным слоем 122.
Таким образом, падающие фотоны поглощаются при их прохождении через слой материала, который образует базу 120, при этом фотоны с меньшей энергией, которые остаются перемещающимися от самых поверхностных частей базы 120 и преобразуются в самых глубоких ее частях (где запрещенная зона Eg* имеет меньшие значения).
Снова обращаясь к фиг. 2, общая эффективность солнечного элемента 100 с профилем убывающей концентрации CIn* оказывается большей, чем эффективность солнечного элемента с профилем равномерной концентрация CIn, поскольку в первом случае в более глубоких частях базы 120 запрещенная зона имеет более низкие значения.
По сравнению с простым равномерным увеличением концентрации In по всей глубине базы 120 использование профиля убывающей концентрации CIn* в соответствии с только что описанным вариантом осуществления настоящего изобретения позволяет увеличить эффективность элемента без порождения каких-либо (или по меньшей мере порождения в ограниченной степени) из недостатков, упомянутых во вводном разделе этого документа, по нижеследующим причинам.
Во-первых, сам факт наличия уменьшения запрещенной зоны Eg* неравномерного характера, а строго в соответствии с определенными частями базы 120 (в ее более глубоких частях), позволяет ограничить уменьшение напряжения, которое развивается на выводах перехода. Это напряжение, на самом деле, пропорционально созданному потенциалу перехода, который, в первую очередь, зависит от величины запрещенной зоны в соответствии с областью пространственного заряда перехода (Эта область находится в самой поверхностной части базы, где ширина запрещенной зоны не была уменьшена).
Кроме того, было замечено, что кристаллографические дефекты, вызванные эпитаксиальным ростом материала, имеющего постоянную решетки, которая не является совместимой с постоянной решетки подложки, на которой он выращен, создаются, только если толщина слоя, который является несовместимым с постоянной решетки подлежащего выращиванию материала, превышает критическую толщину ТНс=k/d, где k является константой и представляет собой разницу между постоянными решетки этих двух материалов. Поэтому, чем более незначительной является разница между решетками, тем большей может быть толщина имеющего несовместимую постоянную решетки материала, которая может быть выращена без провоцирования кристаллографических дефектов. В только что описанном решении в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения база 120 имеет не фиксированную постоянную решетки, а изменяющуюся вдоль направления х как функция профиля концентрации индия CIn*. Профиль убывающей концентрации индия CIn* с выгодой модулируется так, что база 120 демонстрирует постоянную решетки, несовместимую с постоянной решетки нижнего элемента 105а, который действует в качестве подложки для эпитаксиального выращивания (то есть Ge) только в глубокой части базы, имеющей меньшую толщину, чем THc, в то время как в остальной части база 120 демонстрирует совместимую постоянную решетки. Таким образом, можно с выгодой повысить эффективность элемента без провоцирования формирования кристаллографических дефектов, которые ухудшают характеристики солнечного элемента.
В варианте осуществления изобретения, который был описан подробно на фиг. 2, профиль концентрации индия CIn* в базе 120 строго убывает. Однако идеи настоящего изобретения могут также применяться к другим типам профилей неравномерной концентрации индия по отношению к x, при условии, что величина С1 в более низкой части базы (например, между базой 120 и расположенным ниже барьером 118) больше, чем величина C2 в верхней части базы (например, на границе раздела между базой 120 и расположенным выше разделительным слоем 122).
Например, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения концентрация In в соединении InGaAs базы 120 относительно х может быть обобщенной невозрастающей функцией, кусочно-линейной убывающей функцией, убывающей полиномиальной функцией, обратно пропорциональной функцией или же функцией, содержащей по меньшей мере возрастающий участок.
В решениях в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения ширина запрещенной зоны Eg* демонстрирует профиль, который не является равномерным относительно х, который начинается от начального значения E1 на границе раздела между базой 120 и барьером 118, пока не достигнет конечного значения Е2>Е1 на границе раздела между базой 120 и разделительным слоем 122. Такой профиль запрещенной зоны Eg* вызывает генерацию электрического поля, направленного так, чтобы препятствовать диффузии носителей к переходу.
Для того чтобы дополнительно повысить эффективность солнечного элемента, электрическое поле может быть скомпенсировано противоположно направленным электрическим полем, созданным путем модуляции концентрации легирующей примеси р-типа в базе 120 так, чтобы она имела убывающий профиль вдоль направления х. Таким образом, благодаря наличию второго электрического поля, носители отталкиваются к переходу, что позволяет в полной мере использовать преимущества, полученные посредством уменьшения ширины запрещенной зоны Eg*, без изменения эффективной длины диффузии. Это решение описано в патентной заявке WO 2011/009857, принадлежащей заявителю, и во всей своей полноте включено сюда по ссылке.
Фиг. 3 представляет собой график, показывающий пример того, как внешний квантовый выход (ВКВ) солнечного элемента с тремя переходами может изменяться, переходя от равномерного профиля концентрации индия CIn (сплошная линия) к профилю убывающей концентрации индия CIn* (пунктирная линия). Как можно видеть из фигуры, благодаря профилю убывающей концентрации индия CIn* происходит сдвиг порога поглощения в сторону длин волн с более низкими энергиями.
Хотя в настоящем описании делались явные ссылки на конкретный солнечный элемент, т.е. показанный на фиг. 1 солнечный элемент 100, имеющий три перехода и содержащий нижний элемент 105а, выполненный из Ge, промежуточный элемент 105b, выполненный из InGaAs, и верхний элемент 105с, выполненный из InGaP, с базой 120 промежуточного элемента 105b, имеющей неравномерный профиль концентрации индия CIn*, идеи настоящего изобретения также могут быть применены к солнечным элементам различной структуры, включая по меньшей мере один переход, содержащий по меньшей мере один слой из полупроводникового материала на основе химического соединения, содержащего In. Например, иллюстративный, но не исчерпывающий, перечень солнечных элементов, в которых могут быть применены принципы настоящего изобретения, может включать в себя:
- однопереходные солнечные элементы с (не активной) подложкой из Ge и с переходом, выполненным из InGaAs. В этом случае к базе единственного перехода элемента может быть с выгодой применен профиль неравномерной концентрации In;
- солнечные элементы, имеющие два перехода с (не активной) подложкой из Ge, с первым нижним переходом из InGaAs и с верхним переходом из InGaP. В этом случае профиль неравномерной концентрации In может быть с выгодой применен к базе нижнего перехода;
- солнечные элементы, имеющие четыре перехода, снабженные (начиная снизу) первым переходом из Ge, вторым переходом из InGaAs, третьим переходом из Al(In)GaAs и четвертым переходом из AlInGaP. В этом случае профиль неравномерной концентрации In может быть с выгодой применен к базе второго перехода и/или к базе третьего перехода, и/или к базе четвертого перехода.
Кроме того, принципы настоящего изобретения могут быть применены не только к солнечным элементам, содержащим полупроводниковые материалы на основе In-содержащих соединений, но и вообще ко всем полупроводниковым материалам на основе химических соединений (т.е. образованным из соединения более чем одного элемента), в которых ширина запрещенной зоны и постоянная решетки зависят от концентрации по меньшей мере одного элемента химического соединения по отношению к по меньшей мере одному другому элементу такого соединения. В этих случаях ширина запрещенной зоны выполнена изменяющейся в соответствии с профилем неравномерной концентрации этого по меньшей мере одного элемента по глубине того слоя, в состав которого входит такой элемент.
Например, принципы настоящего изобретения могут быть применены к полупроводниковым материалам, образованным из химических соединений трех или более различных элементов, принадлежащих к по меньшей мере двум различных группам (например, группам III и V), например, AlGaAs, GaAsSb, GaInAsSb, GaInAsP, GaInSb, или также к полупроводниковым материалам, образованным из химических соединений двух различных элементов, если они принадлежат к одной и той же группе (например, к группе IV), например SiGe.
Кроме того, хотя в настоящем описании ссылки явно делались только на солнечный элемент с переменной шириной запрещенной зоны, полученной с помощью профиля неравномерной концентрации элемента по глубине по меньшей мере одной базы перехода такого элемента, идеи настоящего изобретения могут быть также применимы к случаю, когда эмиттер по меньшей мере одного перехода имеет элемент химического соединения, который образует его с профилем концентрации, который не является равномерным. В этом случае концентрация элемента (например, In) выполнена изменяющейся вдоль его глубины (т.е. вдоль направления х на фиг. 1) от первой величины C´ в нижней части эмиттера (например, на границе раздела между эмиттером и возможным расположенным под ним разделительным слоем) до второй величины C"<C´ в верхней части эмиттера (например, на границе раздела между эмиттером и расположенным поверх него слоем окна). При профиле концентрации этого типа валентная зона имеет участки с более высокими значениями электронной энергии, чем у валентной зоны, соответствующей равномерной концентрации. Валентная зона демонстрирует более высокие значения электронной энергии в самых глубоких областях эмиттера, т.е. для малых значений х, и более низкие значения для более высоких значений х. Следовательно, запрещенная зона имеет вдоль x неравномерный профиль с начальным значением Е´ на границе раздела между эмиттером и расположенным ниже разделительным слоем и с конечным значением Е">Е´ на границе раздела между эмиттером и расположенным выше слоем окна. Предпочтительно, начальное значение Е´ запрещенной зоны установлено равным или большим, чем максимальное значение ширины запрещенной зоны в базе.
Аналогичные соображения могут применяться в случае смешанных растворов с профилями неравномерной концентрации как по глубине базы, так и по глубине эмиттера.
Естественно, для того, чтобы удовлетворить локальным и специальным требованиям, специалист в данной области техники может внести в вышеописанное решение множество модификаций и изменений. В частности, хотя настоящее изобретение было описано с определенной степенью подробностей по отношению к предпочтительным вариантам его осуществления, следует понимать, что возможны различные исключения, замены и изменения в форме и в деталях, также как возможны и другие варианты осуществления; кроме того, определенно предполагается, что конкретные элементы и/или этапы способа, описанные в связи с любым раскрытым вариантом осуществления изобретения, могут быть включены в любой другой вариант осуществления в качестве общего предмета выбора при конструировании.
Claims (33)
1. Монолитный фотовольтаический элемент, содержащий по меньшей мере один переход, причем каждый из упомянутого по меньшей мере одного перехода содержит базу, образованную легированным полупроводниковым материалом первого типа проводимости, и эмиттер, образованный легированным полупроводниковым материалом второго типа проводимости, противоположного первому, причем упомянутый эмиттер расположен стопкой на базе в соответствии с первым направлением, полупроводниковый материал базы и/или эмиттера по меньшей мере одного из упомянутого по меньшей мере одного перехода является полупроводниковым материалом, образованным химическим соединением по меньшей мере одного первого элемента и второго элемента, при этом ширина запрещенной зоны и постоянная решетки упомянутого полупроводникового материала базы и/или эмиттера зависят от концентрации упомянутого первого элемента в упомянутом химическом соединении по отношению к упомянутому второму элементу,
отличающийся тем, что
упомянутая концентрация первого элемента в упомянутом химическом соединении по отношению ко второму элементу не является равномерной вдоль упомянутого первого направления, будучи равной первой величине в нижней части упомянутых базы и/или эмиттера и будучи равной второй величине, меньшей, чем первая величина, в верхней части упомянутых базы и/или эмиттера, при этом упомянутая верхняя часть находится над упомянутой нижней частью в соответствии с первым направлением.
2. Фотовольтаический элемент по п. 1, причем упомянутая концентрация соответствует невозрастающей функции вдоль упомянутого первого направления.
3. Фотовольтаический элемент по п. 2, причем упомянутая концентрация соответствует убывающей функции вдоль упомянутого первого направления.
4. Фотовольтаический элемент по п. 1, дополнительно содержащий подложку, образованную дополнительным материалом, имеющим первую постоянную решетки, причем упомянутый по меньшей мере один переход расположен стопкой на упомянутой подложке в соответствии с первым направлением, упомянутая концентрация первого элемента является такой, что полупроводниковый материал упомянутых базы и/или эмиттера по меньшей мере одного из упомянутого по меньшей мере одного перехода имеет вторую постоянную решетки, отличную от первой постоянной решетки, в части упомянутых базы и/или эмиттера, имеющей меньшую толщину вдоль первого направления, чем критическая толщина, причем упомянутая критическая толщина обратно пропорциональна разности между первой и второй постоянными решетки.
5. Фотовольтаический элемент по п. 2, дополнительно содержащий подложку, образованную дополнительным материалом, имеющим первую постоянную решетки, причем упомянутый по меньшей мере один переход расположен стопкой на упомянутой подложке в соответствии с первым направлением, упомянутая концентрация первого элемента является такой, что полупроводниковый материал упомянутых базы и/или эмиттера по меньшей мере одного из упомянутого по меньшей мере одного перехода имеет вторую постоянную решетки, отличную от первой постоянной решетки, в части упомянутых базы и/или эмиттера, имеющей меньшую толщину вдоль первого направления, чем критическая толщина, причем упомянутая критическая толщина обратно пропорциональна разности между первой и второй постоянными решетки.
6. Фотовольтаический элемент по п. 3, дополнительно содержащий подложку, образованную дополнительным материалом, имеющим первую постоянную решетки, причем упомянутый по меньшей мере один переход расположен стопкой на упомянутой подложке в соответствии с первым направлением, упомянутая концентрация первого элемента является такой, что полупроводниковый материал упомянутых базы и/или эмиттера по меньшей мере одного из упомянутого по меньшей мере одного перехода имеет вторую постоянную решетки, отличную от первой постоянной решетки, в части упомянутых базы и/или эмиттера, имеющей меньшую толщину вдоль первого направления, чем критическая толщина, причем упомянутая критическая толщина обратно пропорциональна разности между первой и второй постоянными решетки.
7. Фотовольтаический элемент по п. 1, причем:
- упомянутый по меньшей мере один переход содержит первый переход, второй переход и третий переход, причем упомянутый второй переход расположен стопкой на первом переходе в соответствии с первым направлением, а упомянутый третий переход расположен стопкой на втором переходе в соответствии с первым переходом, и
- упомянутый по меньшей мере один из упомянутого по меньшей мере одного перехода является вторым переходом.
8. Фотовольтаический элемент по п. 2, причем:
- упомянутый по меньшей мере один переход содержит первый переход, второй переход и третий переход, причем упомянутый второй переход расположен стопкой на первом переходе в соответствии с первым направлением, а упомянутый третий переход расположен стопкой на втором переходе в соответствии с первым переходом, и
- упомянутый по меньшей мере один из упомянутого по меньшей мере одного перехода является вторым переходом.
9. Фотовольтаический элемент по п. 3, причем:
- упомянутый по меньшей мере один переход содержит первый переход, второй переход и третий переход, причем упомянутый второй переход расположен стопкой на первом переходе в соответствии с первым направлением, а упомянутый третий переход расположен стопкой на втором переходе в соответствии с первым переходом, и
- упомянутый по меньшей мере один из упомянутого по меньшей мере одного перехода является вторым переходом.
10. Фотовольтаический элемент по п. 4, причем:
- упомянутый по меньшей мере один переход содержит первый переход, второй переход и третий переход, причем упомянутый второй переход расположен стопкой на первом переходе в соответствии с первым направлением, а упомянутый третий переход расположен стопкой на втором переходе в соответствии с первым переходом, и
- упомянутый по меньшей мере один из упомянутого по меньшей мере одного перехода является вторым переходом.
11. Фотовольтаический элемент по п. 1, причем упомянутый полупроводниковый материал упомянутых базы и/или эмиттера по меньшей мере одного из упомянутого по меньшей мере одного перехода образован химическим соединением индия, галлия и мышьяка, причем упомянутый первый элемент является индием, а упомянутый второй элемент является галлием.
12. Фотовольтаический элемент по п. 2, причем упомянутый полупроводниковый материал упомянутых базы и/или эмиттера по меньшей мере одного из упомянутого по меньшей мере одного перехода образован химическим соединением индия, галлия и мышьяка, причем упомянутый первый элемент является индием, а упомянутый второй элемент является галлием.
13. Фотовольтаический элемент по п. 3, причем упомянутый полупроводниковый материал упомянутых базы и/или эмиттера по меньшей мере одного из упомянутого по меньшей мере одного перехода образован химическим соединением индия, галлия и мышьяка, причем упомянутый первый элемент является индием, а упомянутый второй элемент является галлием.
14. Фотовольтаический элемент по п. 4, причем упомянутый полупроводниковый материал упомянутых базы и/или эмиттера по меньшей мере одного из упомянутого по меньшей мере одного перехода образован химическим соединением индия, галлия и мышьяка, причем упомянутый первый элемент является индием, а упомянутый второй элемент является галлием.
15. Фотовольтаический элемент по п. 7, причем упомянутый полупроводниковый материал упомянутых базы и/или эмиттера по меньшей мере одного из упомянутого по меньшей мере одного перехода образован химическим соединением индия, галлия и мышьяка, причем упомянутый первый элемент является индием, а упомянутый второй элемент является галлием.
16. Фотовольтаический элемент по любому из пп. 11-15, причем:
- упомянутая первая величина концентрации такова, что отношение индий/галлий в химическом соединении равно 3-10%, а
- упомянутая вторая величина концентрации такова, что отношение индий/галлий в химическом соединении равно 0-2%.
17. Способ изготовления фотовольтаического элемента с по меньшей мере одним переходом, включающий в себя:
- создание упомянутого по меньшей мере одного перехода формированием базы с помощью легированного полупроводникового материала первого типа проводимости и формированием эмиттера с помощью легированного полупроводникового материала второго типа проводимости, противоположного первому, причем упомянутый эмиттер расположен стопкой на базе в соответствии с первым направлением, полупроводниковый материал базы и/или эмиттера по меньшей мере одного из упомянутого по меньшей мере одного перехода является полупроводниковым материалом, образованным химическим соединением по меньшей мере первого элемента и второго элемента, в котором ширина запрещенной зоны и постоянная решетки упомянутого полупроводникового материала базы и/или эмиттера зависят от концентрации упомянутого первого элемента в упомянутом химическом соединении по отношению к упомянутому второму элементу,
отличающийся тем, что
этап формирования базы и/или эмиттера по меньшей мере одного из упомянутого по меньшей мере одного перехода включает в себя:
- эпитаксиальное выращивание упомянутых базы и/или эмиттера таким образом, что упомянутая концентрация первого элемента в упомянутом химическом соединении по отношению ко второму элементу не является равномерной вдоль упомянутого первого направления, будучи равной первой величине в нижней части упомянутых базы и/или эмиттера и будучи равной второй величине, меньшей, чем первая величина, в верхней части упомянутых базы и/или эмиттера, при этом упомянутая верхняя часть находится над упомянутой нижней частью в соответствии с первым направлением.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IT001297A ITMI20131297A1 (it) | 2013-08-01 | 2013-08-01 | Cella fotovoltaica con banda proibita variabile |
ITMI2013A001297 | 2013-08-01 | ||
PCT/EP2014/066170 WO2015014788A1 (en) | 2013-08-01 | 2014-07-28 | Photovoltaic cell with variable band gap |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016107114A RU2016107114A (ru) | 2017-09-06 |
RU2016107114A3 RU2016107114A3 (ru) | 2018-03-29 |
RU2657073C2 true RU2657073C2 (ru) | 2018-06-08 |
Family
ID=49304112
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016107114A RU2657073C2 (ru) | 2013-08-01 | 2014-07-28 | Фотовольтаический элемент с переменной запрещенной зоной |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10109758B2 (ru) |
EP (1) | EP3028314B1 (ru) |
JP (1) | JP6405379B2 (ru) |
CN (1) | CN105474413B (ru) |
ES (1) | ES2655858T3 (ru) |
IT (1) | ITMI20131297A1 (ru) |
RU (1) | RU2657073C2 (ru) |
WO (1) | WO2015014788A1 (ru) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ES2831831T3 (es) | 2014-02-05 | 2021-06-09 | Array Photonics Inc | Convertidor de energía monolítico con múltiples uniones |
DE102015006379B4 (de) * | 2015-05-18 | 2022-03-17 | Azur Space Solar Power Gmbh | Skalierbare Spannungsquelle |
US10930808B2 (en) | 2017-07-06 | 2021-02-23 | Array Photonics, Inc. | Hybrid MOCVD/MBE epitaxial growth of high-efficiency lattice-matched multijunction solar cells |
EP3669402A1 (en) | 2017-09-27 | 2020-06-24 | Array Photonics, Inc. | Short wavelength infrared optoelectronic devices having a dilute nitride layer |
EP3939085A1 (en) | 2019-03-11 | 2022-01-19 | Array Photonics, Inc. | Short wavelength infrared optoelectronic devices having graded or stepped dilute nitride active regions |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003218374A (ja) * | 2002-01-23 | 2003-07-31 | Sharp Corp | Iii−v族太陽電池 |
US20060185725A1 (en) * | 2002-10-31 | 2006-08-24 | Navid Fatemi | Method of forming multijuction solar cell structure with high band gap heterojunction middle cell |
RU2308122C1 (ru) * | 2006-06-05 | 2007-10-10 | Институт физики полупроводников Сибирского отделения Российской академии наук | Каскадный солнечный элемент |
US20090155952A1 (en) * | 2007-12-13 | 2009-06-18 | Emcore Corporation | Exponentially Doped Layers In Inverted Metamorphic Multijunction Solar Cells |
RU2382439C1 (ru) * | 2008-06-05 | 2010-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Национальная инновационная компания "Новые энергетические проекты" (ООО "Национальная инновационная компания "НЭП") | Каскадный фотопреобразователь и способ его изготовления |
WO2013043875A2 (en) * | 2011-09-22 | 2013-03-28 | Rosestreet Labs Energy, Inc. | Compositionally graded dilute group iii-v nitride cell with blocking layers for multijunction solar cell |
EP2457262B1 (en) * | 2009-07-21 | 2013-05-01 | CESI Centro Elettrotecnico Sperimentale Italiano Giacinto Motta S.P.A. | Photovoltaic cell having a high conversion efficiency |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08204215A (ja) * | 1995-01-25 | 1996-08-09 | Japan Energy Corp | 直列接続型太陽電池 |
US20100122724A1 (en) * | 2008-11-14 | 2010-05-20 | Emcore Solar Power, Inc. | Four Junction Inverted Metamorphic Multijunction Solar Cell with Two Metamorphic Layers |
WO2008073469A1 (en) * | 2006-12-11 | 2008-06-19 | Lumenz, Llc | Zinc oxide multi-junction photovoltaic cells and optoelectronic devices |
US20100122764A1 (en) * | 2008-11-14 | 2010-05-20 | Emcore Solar Power, Inc. | Surrogate Substrates for Inverted Metamorphic Multijunction Solar Cells |
JP5215284B2 (ja) * | 2009-12-25 | 2013-06-19 | シャープ株式会社 | 多接合型化合物半導体太陽電池 |
WO2013074530A2 (en) * | 2011-11-15 | 2013-05-23 | Solar Junction Corporation | High efficiency multijunction solar cells |
JP2013115414A (ja) * | 2011-12-01 | 2013-06-10 | Sharp Corp | 化合物半導体太陽電池セル |
JP2014220351A (ja) * | 2013-05-08 | 2014-11-20 | 日本電信電話株式会社 | 多接合太陽電池 |
-
2013
- 2013-08-01 IT IT001297A patent/ITMI20131297A1/it unknown
-
2014
- 2014-07-28 JP JP2016530474A patent/JP6405379B2/ja active Active
- 2014-07-28 ES ES14755600.5T patent/ES2655858T3/es active Active
- 2014-07-28 WO PCT/EP2014/066170 patent/WO2015014788A1/en active Application Filing
- 2014-07-28 RU RU2016107114A patent/RU2657073C2/ru active
- 2014-07-28 CN CN201480043319.0A patent/CN105474413B/zh active Active
- 2014-07-28 EP EP14755600.5A patent/EP3028314B1/en active Active
- 2014-07-28 US US14/909,219 patent/US10109758B2/en active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003218374A (ja) * | 2002-01-23 | 2003-07-31 | Sharp Corp | Iii−v族太陽電池 |
US20060185725A1 (en) * | 2002-10-31 | 2006-08-24 | Navid Fatemi | Method of forming multijuction solar cell structure with high band gap heterojunction middle cell |
RU2308122C1 (ru) * | 2006-06-05 | 2007-10-10 | Институт физики полупроводников Сибирского отделения Российской академии наук | Каскадный солнечный элемент |
US20090155952A1 (en) * | 2007-12-13 | 2009-06-18 | Emcore Corporation | Exponentially Doped Layers In Inverted Metamorphic Multijunction Solar Cells |
RU2382439C1 (ru) * | 2008-06-05 | 2010-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Национальная инновационная компания "Новые энергетические проекты" (ООО "Национальная инновационная компания "НЭП") | Каскадный фотопреобразователь и способ его изготовления |
EP2457262B1 (en) * | 2009-07-21 | 2013-05-01 | CESI Centro Elettrotecnico Sperimentale Italiano Giacinto Motta S.P.A. | Photovoltaic cell having a high conversion efficiency |
WO2013043875A2 (en) * | 2011-09-22 | 2013-03-28 | Rosestreet Labs Energy, Inc. | Compositionally graded dilute group iii-v nitride cell with blocking layers for multijunction solar cell |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US10109758B2 (en) | 2018-10-23 |
RU2016107114A (ru) | 2017-09-06 |
EP3028314A1 (en) | 2016-06-08 |
EP3028314B1 (en) | 2017-10-25 |
JP2016533031A (ja) | 2016-10-20 |
WO2015014788A1 (en) | 2015-02-05 |
US20160190376A1 (en) | 2016-06-30 |
CN105474413B (zh) | 2017-10-03 |
ITMI20131297A1 (it) | 2015-02-02 |
ES2655858T3 (es) | 2018-02-21 |
CN105474413A (zh) | 2016-04-06 |
JP6405379B2 (ja) | 2018-10-17 |
RU2016107114A3 (ru) | 2018-03-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9240514B2 (en) | Photovoltaic cell having a high conversion efficiency | |
US10355159B2 (en) | Multi-junction solar cell with dilute nitride sub-cell having graded doping | |
US20100180936A1 (en) | Multijunction solar cell | |
JP2010118666A (ja) | 反転変性多接合太陽電池の代替基板 | |
JP2010118667A (ja) | 2つの変性層を備えた4接合型反転変性多接合太陽電池 | |
RU2657073C2 (ru) | Фотовольтаический элемент с переменной запрещенной зоной | |
KR20100118574A (ko) | 조성 구배를 갖는 3족 질화물 태양 전지 | |
JP2012533896A6 (ja) | 変換効率の高い光電池 | |
US20100006136A1 (en) | Multijunction high efficiency photovoltaic device and methods of making the same | |
US20120138130A1 (en) | Tunnel diodes comprising stress-compensated compound semiconductor layers | |
EP3533086B1 (en) | Photovoltaic device | |
KR101921239B1 (ko) | 화합물 반도체 태양 전지 | |
TWI775725B (zh) | 用於半導體裝置的基於銻化物的高能帶間隙穿隧式接面 | |
RU2539102C1 (ru) | Многопереходный солнечный элемент | |
US20110278537A1 (en) | Semiconductor epitaxial structures and semiconductor optoelectronic devices comprising the same | |
US20120073658A1 (en) | Solar Cell and Method for Fabricating the Same | |
US10026856B2 (en) | Systems and methods for advanced ultra-high-performance InP solar cells | |
RU2605839C2 (ru) | Фотоэлектрический преобразователь | |
Sayed et al. | Tunable GaInP solar cell lattice matched to GaAs | |
JP2013172072A (ja) | 2接合太陽電池 | |
Thangamuthu et al. | Multi‐Junction Solar Cells | |
RU2701873C1 (ru) | Полупроводниковая структура многопереходного фотопреобразователя | |
RU2611569C1 (ru) | Метаморфный фотопреобразователь | |
TWI414073B (zh) | 高轉換效率光伏電池 |