Электрохимический полупроводниковый фотоэлемент

Электрохимический полупроводниковый фотоэлемент

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике и касается электрохимического полупроводникового фотоэлемента . Цель изобретения - повьшзение коэффициента полезного действия. Фотоэлемент содержит электролит,противозлектрод и фотоэлектрод из поликристаллического слоя соединения , где х 0,4-0,7, нанесенного на электродный слой из низкоомного полупроводникового окисла TiO(. Токи утечки и переходное сопротивление между электродным и псхликристаллическим слоем малы, а халькогенид имеет широкий спектральный диапазон фоточувстБИтелькости. 2 табл. ьо со го ел О5 ел

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ÄÄSUÄÄ 1292565 А1 (50 4 Н 01 M 6/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСЙОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

; (46) 30.11.88. Бюл. У 44 (21) 3899459/24-07 (22) 22. 05; 85 (71) Институт общей и неорганической химии АН УССР (72) A.В. Городыский, Г.Я. Колбасов, .

И.И.Карпов, А.М.Павелец, Л.Н.Хаиат и Н.И.Тараненко (53) 621. 362: 537. 215 (088:.8) I (56) Патент США У 4.064.326, кл..429/1.11, 1977, А.L.Pahlenbruch J. Cryst. Grovth, 36, У1(1.977), 73-91. (54) ЗЛЕКТРОХИИИЧЕСКИЙ ПОЛУПРОВОДНИ- .

КОВЫЙ ФОТОЗЛЕМЕНТ (57) Изобретение относится к электроt технике и касается электрохимического полупроводникового фотоэлемента. Цель изобретения — повышение коэффициента полеsного действия. Фотоэлемент содержит электролит,протнво электрод и фотоэлектрод из поликристаллического слоя соединения

СЙБе„Те„, где х = 0,4-0,7, нанесен- ного на электродный слой иэ ниэкоомного полупроводникового окисла Т О .

Токи утечки и переходное сопротивление между электродным и поликристаллическим слоем малы, а халькогенид имеет широкий спектральный диапазон фоточувствительности. 2 табл.

И

12925б5

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении преобразователей энергии светового потока в электрическую энергию. 5

Целью изобретения является повышение коэффициента полезного действия.

Сущность изобретения может быть выяснена при рассмотрении факторов„ влияющих на КПД фотопреобразоваиия

fO системы полупроводник-электролит.

Так, для контакта электролит-фоточувст вительный слой характерно возникновеwe у поверхности полупроводника saпорного слоя для основных носителей.

При освещении этого контакта генерированные светом электроны и дырки разделяются электрическим полем у . поверхности полупроводника, при этом дырки достигают межфазную границу и взаимодейст; уют с ионами электролита, возникает фото-ЭДС на границе полупроводник-электролит и во внешней пепи протекает электрический ток. На- 25 личие пор в поликристаллическом, фоточувствительном слое .приводит к проникновению электролита через эти поры к электродному слою и закорачива-... нию фоточувствительного контакта чераз электролит на электродный слой.

В случае, когда электродный слоу фотозлектрода выполнен из полупрбводникового окисла, закорачивания фоточувствйтельного слоя не происходит вследствие большого сопротивления контакта между электродным слоем и проникшим сквозь поры фото- . чувствительного слоя электролитом.

В то же время TiO образует низкоомный омический контакт со слоем

CdSe Te что обесдечивает протекание к х фототоков в этой системе. В табл.1, приведены значения токов утечки и пе." реходного сопротивления между элект-, 5 родным слоем и CdSe„Te, „ (для электродного слоя, выполненного из окис-. лов металлов.и некоторых металлов) .

Из табл.1 следует, что для окисла

TiO. токи утечки и сопрЬтивление 2 переходного слоя наименьшие. КПД ! преобразования .световой энергии, например энергии солнечного излучения, в контакте полупроводник-электролит также зависит от спектральной облас. ти поглощения света полупроводником, поэтому применение узкозонного соединения С1Яе„Те, „(х"0,4"0,7) с широким сп ктрвльным диапазоном

<роточувствительности, существеннс увеличивает КПД фотопреобразования по сравнению с такими полупроводниками, как CdS CdSe.

Таким образом, благодаря исполь308анию фотоэлектрода, состоящего из окисла TiO в качестве электродного. слоя.и соединения Сй5е„Те „, при х0,4-0, 7 в качестве фоточувствительного слоя, достигается высокое значение КПД фотоэлемента.

Примеры осуществления, Электрохимический полупроводниковыи фотоэлемент, состоящий из электролита,противоэлектрода и фотоэлектрода,в котором в качестве электродно.

ro слоя использован Ti0 а в качеств У ве фоточувствительного слоя — поликристаллическое соединение Сс18е.Те

МФ где x=O 4-0,7. В качестве рабочего электролита исйользовался раствор

INNa S + О, 5MS + 2MKOH.Противоэлект род угольный. При измерениях КПД спектр падающего светового потока корректировался к спектру солнечного излучения.

Л р и,м е р 1. Фоточувствительный слой фотоэлектрода состоит из поликристаллического твердого раствора CdSe,Òå Электродный слой) низкоомный Ti0, с удельным сопро« тивлением = О,t Ом см. Характеристики фотоэлемента приведены в табл.2.

Пример 2. Фоточувствительный слой фотоэлектрода состоит из поли-. кристаллического твердого раствора

CdSe Те нанесенного.на ТЫ, . Xapaasв6 ц теристики фотоэлемента. приведены в табл,2, Пример 3. Фоточувствительный слой состоит из соединения СЙ8е Те

Характеристики фотоэлемента приведены в табл.2.

Пример 4, Для сравнения в табл.2 приведены результаты испытаний фотоэлементов, для которых электродный. слой выполнен из SnO In О и смеси ITO (fn O>. SnQ при соотношении 1 2) и металлов а фоточувствительный слой - из Cds, CdSe и CdSe

Сравнение результатов испытаний показывает, что исполу. зование в качестве электродного слоя Т О, а в качестве фоточувствител,ного слоя

5 4

Формула нэобретения

Таблица Значения токов утечки и сопротивления переходного. слоя между. электродным.

I и фоточувствительными слоями для различных материалов электродного слоя в электролите 1 МЯй S + 0,5 MS + 2 ИКОН при изменении потенциала

"4Ч М вЂ” ч„0„38 (где, - стационарный потенциал материала) Материал электродного слоя, Сопротивление переходно» го слоя,((м/смз) 1 а» (1-3) 10-6

О, 05-0, 10

ИО (6-7). 10

1 (7-8) i 10 8

0,20-0,30 .

SnO

In Оэ

0,20-0,25

0,15-0,20 (6-7) ° 10

ITO (1-2) 10

О, 15-0,20 Титан

Молибден а (1-2) 10 э (3-4) ° 10 з

Вольфрам

Никель (7-10) 10-з (1-2) !О

Платина

3 129256

CdSe„Te „, где х=0,4-0,.7 приводит к улучшению электрических характеристик . фотоэлемента по сравнению с фотоэлементом, для которого электродный слой. выполнен иэ SnO> или In>0 или ITÎ, а фоточувствительный слой из CdS, КПД такого фотоэлемента также выше по сравнению с КПД фотоэлементов, для которых электродным слоем являются металлы. Увеличивается в 2-3 раза Ю фототок, уменьшается в 2«4 раза переходное сопротивление и уменьшаются

s 3-8 раз токи утечки, в результате чего увеличивается в 3,7-3,7 раза

КПД фотообраэования.

Электрохииический полупроводниковый фотоэлемент, содержащий электролит, противоэлектрод и фотоэлектрод, которы. 1 состоит из поликристаллического слоя соединений А В ; нанесенных на электродный слой иэ низкоомных полупроводниковых окислов метапяов,.отличающийся тем, что с целью повышения коэффициента полезного действия, в качестве полупроводникового окисла взят TiOt, as качестве соединения А В. - Сд$е„Те где х 6,4-0,7. й

1292565

Таблица 2

Состав фоточувствительного слоя

Ток

Электродный слой короткого

Материал

11 10 5,7

0,05 1,6" 10

ÎO5 210

0,67

0,69 . 11,5 ° 10 з 6,8

0 66 9,2 10 4,9

CdSe Te од

ТСО

0 05 .1Ф5 10

0,1

О,O5 2" 1О

Cd Se„Te,, 6., 3 10 2,5

0,60

0,1

8,0 10 3,3

0,63 о,o5,г-10

С68е Те з

0,05 . 6 10

0,05 8 "10

Япо

3,7 10 1,7

3,9 10 1,5

CdS

-О, 65, 0 60

О,З

CdS

0,O5 . 7"10

0,2

4,0 10 1,8 0 65

0,05 2 10,, 0,49

8 0,10з3 О.3 10 3

Вольфрам

3,7 1ОЗ О,4

8 10 2,8

0,52

Платина

Составитель, Станьков

Техред В.Кадар;: Корректор Л Патай

Редактор А.Кондрахина

° » М «Й 4»

Тираж 746 ., Подписное

ВМИИПИ Государствеййого коЬЙтета СССР . по. делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 6492

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Ы О

f.Т0

Дельное опротив ение, м см

С6$е Те а,а

CdCe Яе

CdSe Те,.

CdSe Те. .

Иощность светового пото» ка, Вт/см

Ток утеч ки в тем ноте при =О,ЗВ д/см з

ЭДС холостого хода В замыкания, А/см отопреоб разования, Х