Полупроводниковый фотоэлемент

Полупроводниковый фотоэлемент

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е (344781

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистически к

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 14. 07. 70 (21) 1465206/26-25 (5I)M. Кл. с присоединением заявки №вЂ”

Н 01 L 15/02

Гасударственный камнтет (23) Г!риоритет— па делам иэобретений и аткрытнй

Опубликовано 23, 07. 81. Ь оллетеиь № 27 (53) УДК 621.3831

:621. 317. . 6 (088. 8) Дата опубликования описания 23.07.81

Ж.И.Алферов, В.M.Àíäðeåâ, М.Б.Каган, И.И.Протасов, и В. Г.Трофим (72) Л вторы изобретения

Ордена Ленина физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе (») Заявитель (54) ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ФОТОЭЛЕМЕНТ

Изобретение относится к области полупроводниковых приборов, а именно к преобразователям солнечной энергии в электрическую.

Известны фотоэлементы на основе гетеропереходов hGaAS-РА хбс11, А с постоянной шириной запрещенной зоны твердых растворов. В этих фотоэлементах не используется часть солнечного излучения с энергией, большей

10 ширины запрещенной зоны твердого раствора, так как это излучение, поглощаясь в приповерхностном слое, не доходит до P — И-перехода и не дает вклад в фототок.

Цель изобретения — увеличение коэффициента полезного действия преобразователя солнечной энергии в электрическую.

Это достигается путем 1:ñïîëüçîв ия тверд tx растворов Д1Х Да„ х Аз с градиентом концентрации аломиния в интервале от О до 50 ат.Е на 1 мкм толщины слоя в направлении, лерпендикулярном плоскости р-И-гетероперехода.

На фиг.! и фиг.2 представлены зонные модели гетероперехода h GaAs-pAI"

"G з As с уменьшением и увеличением концентрации алюминия к облучаемой поверхности фотоэлемента.

Фотоэлемент состоит из двух частей: арсенида галлия И -типа проводимости и твердого раствора Al< Gal

Разрыв зон приходится на зону про" водимости, а разрыв в валентной зот .не, препятствующий разделению неос" ,новных носителей тока из арсенида галлия, отсутствует. Ширина запрещен3447

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 57bl/39 Тираж 784 Подписнэе

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 (»» °

- »-.- "

4 ной зоны в первом .варианте (фиг.1) уменьшается, а во"втором (фиг.2) увеличивается к облу7 аемой поверхиости S

1 фотоэлемента в соответствии" с ум йь;шением .или увеличением концентрации алюминия.

Из требования стабильности работы фотоэлемента и технологичности его изготовления следует, что минимально допустимая толщина слоя твердого 10 раствора составляет 1 мкм, максимально возможный интервал изменения концентрации алюминия в твердом растворе

50 ат.X. Поэтому предел величины градиента концентрации алюминия в 15 направлении, перпендикулярном плоскости Р-И-гетероперехода, устанавливают равным 50 ат.Х на 1 мкм толщины слоя, Данная структура может быть изго- 2О товлена путем выращивания на подложке И-типа арсенида галлия твердых растворов А1 Са,1хАз p — типа из раствора мышьяка в расплаве галлий +

+ алюминий + акцепторная примесь, причем в процессе кристаллизации необходимо осуществлять плавное изменение концентрации алюминия.

Гетерофотоэлемент облучается со стороны р А1у,ба1„ЧAs. Свет с энер30 гией, меньшей Eq {фиг. 1) проходит без поглощения через слой твердого раствора, поглощается в n GaAs и генерирует электронно-дырчатые пары.

При этом неосновные носители тока (дырки) разделяются полем Р-И-гетероперехода и создают фото-ЗДС. Свет

81 ф с энергией фотонов, большей Eq, поглощается в поверхностном слое и также генерирует пары носителей тока.

По первому варианту (фиг.1) эти пары рекомбинируют с излучением света с энергией 4 0 = ЕЯ <,Часть этого излучения проходит без существ венного поглощения через твердый ра твор, благодаря наличию градиента ширины запрещающей зоны и эффективно поглощается в H GaAs давая дополнительный вклад н фото- ЗДС.

По второму варианту (фиг.2) градиент ширины запрещенной зоны создает тянущее электрическое поле, увеличивающее эффективную диффузионную длину смещения неосновных носителей тока, генерированных вблизи поверхности фотоэлемента. Поэтому электроны доходят до р-И-гетероперехода беэ существенной рекомбинации и, разделяясь полем перехода, дают дополнительный вклад в фото-ЭДС.

Полупроводниковый фотоэлемент на основе гетероперехода И GaAs- А1Ч

Ga As отличающийся 1-Ч тем,что, с целью увеличения коэффициента полезного действия, твердый ратвор имеет градиент концентрации алюминия в направлении, перпендикулярном плоскости гетероперехода в интервале 0-50 ат.7 на 1 мкм.