Способ изготовления твердотельного фотогальванического элемента для преобразования энергии света в электрическую энергию

Способ изготовления твердотельного фотогальванического элемента для преобразования энергии света в электрическую энергию

Реферат

 

Использование: в полупроводниковой электронике, в частности оптоэлектронике и фотоэнергетике, для изготовления недорогих и простых в изготовлении преобразователей световой энергии (солнечных элементов) и индикаторов светового излучения. Сущность изобретения: на подложку из неорганического полупроводника n-типа арсенида галлия (GaAs) наносится вакуумным напылением тонкий слой органического полупроводника р-типа фталоцианина меди (CuPc). Изготовление твердотельного фотогальванического элемента предлагаемым способом позволяет повысить КПД до 4,0%; 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к полупроводниковой электронике, в частности оптоэлектронике и фотоэнергетике, и может быть использовано для изготовления недорогих и простых в изготовлении преобразователей световой энергии (солнечных элементов) и индикаторов светового излучения.

Известны [1] способы изготовления тонкопленочных фотоэлектрических преобразователей "сэндвичевой" структуры, которые включают нанесение фоточувствительного слоя из органического вещества на подложку и размещение его между двумя электродами.

Известен [2] способ изготовления твердотельного фотогальванического элемента для преобразования энергии света электрическую, который включает нанесение фоточувствительного слоя из органического полупроводника на подложку из неорганического полупроводника и размещение их между электродами. Этот способ изготовления заключается в следующем: на подложку из неорганического полукристаллического полупроводника n-типа (CdTe) наносят слой органического полупроводника поли-N-эпоксипропилкарбазола, легированного SbCl₅; на поверхность слоя поли-N-эпоксипропилкарбазола наносят верхний металлический электрод, например, из золота.

Однако в полученном по такому способу твердотельном фотогальваническом элементе имеется существенный недостаток низкий КПД преобразования энергии света в электрическую.

Изобретение направлено на повышение КПД твердотельного фотогальванического элемента.

Это достигается тем, что на подложку из неорганического полупроводника n-типа арсенида галлия (GaAs) наносится тонкий слой органического полупроводника р-типа фталоцианина меди (CuPc).

Способ изготовления твердотельного фотогальванического элемента заключается в следующем: на подложку из неорганического полупроводника n-типа арсенида галлия GaAs наносят слой органического полупроводника р-типа фталоцианина меди; на поверхность слоя фталоцианина меди наносят верхний металлический полупрозрачный электрод, например, из серебра.

Новым в предлагаемом способе по сравнению с прототипом является нанесение фоточувствительного слоя фталоцианина меди на подложку из арсенида галлия, что позволило повысить КПД фотогальванического элемента по сравнению с выбранными аналогами.

На фиг.1 показана спектральная характеристика по току короткого замыкания фотогальванического элемента n-GaAs/p-CuPc; на фиг.2 спектральная характеристика по фото-ЭДС фотогальванического элемента n-GaAs/p-CuPc.

Пример. На пластинку арсенида галлия толщиной 0,4 мм, предварительно подвергнутую травлению, наносят тыловой омической электрод из никеля или меди. На противоположную поверхность арсенида галлия наносят в вакууме фоточувствительный слой фталоцианина меди толщиной 20 нм. Слой фталоцианина меди подвергают легированию очищенным кислородом. На слой фталоцианина напыляют тонкий слой серебра, пропускающий 10% падающего света.

Изготовление твердотельного фотогальванического элемента предлагаемым способом позволяет повысить КПД до 4,0% При освещении через водяной фильтр светом лампы накаливания интенсивностью 60х10^-3 Вт/см² развивается фотоЭДС U_xx 0,6 В, I_кз 8,0х10^-3 A/см². Фактор заполнения f 0,5.

Сопоставление фотоэлектрических параметров, представленных в таблице, иллюстрирует несомненное преимущество заявленного способа изготовления.

Видно, что максимальная фоточувствительность по I_кз S 600 A/Вт соответствует длине 800 нм. Фоточувствительность в ультрафиолетовой области при равна 180 А/Вт, ширина области спектральной фоточувствительности от 200 до 1000 нм. Характерной особенностью предлагаемого твердотельного фотогальванического преобразователя энергии является высокая чувствительность по фотоЭДС (фиг.2), т.е. при U_xx 1 мкВ падающая мощность соответственно равна 10^-10 Вт.

Формула изобретения

Способ изготовления твердотельного фотогальванического элемента для преобразования энергии света в электрическую энергию, включающий нанесение фоточувствительного слоя из органического полупроводника на подложку из неорганического полупроводника и размещение их между двумя электродами, один из которых полупрозрачный, отличающийся тем, что в качестве неорганического полупроводника используют арсенид галлия n-типа (nGaAs), а качестве органического полупроводника наносят тонкий слой фталоцианина меди p-типа (p-СиРс).

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3