Полупроводниковый фотоэлектрический генератор
Патент 434872
Авторы
Классы МПК
Полупроводниковый фотоэлектрический генератор
Иллюстрации
Реферат
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (») 434872 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16. 1 1.70 (21) 1 492289/26 25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М. Кл.
Н 011 21 00
Государственный комитет
Совета Министров СССР по делам изооретений и открытий (43) Опубликовано 05.08.76.Áþëëåòåíü № 29 (53) УДК 621.382 (088. 8) (45) Дата опубликования описания 24.11.76 (72) Авторы Н. М. Бордина, В. В. Заддэ, А. К. Зайцева, A. П. Ландсман, изобретения Д. С. Стребков, В. И. Стрельцова и В. А. Унишков (71) Заявитель (54) ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ
ГЕНЕРАТОР
Изобретение относится к приборам для преобразования энергии излучения, в частности энергии оптических квантовых генераторов света в электрическую.
Для увеличения к.п.д. фотоэлектрического генератора необходимо увеличение числа носителей, генерируемых светом, улучшение собирания носителей к р-гг -переходу и снижение потерь на внутреннем сопротивлении
Rï
Решение этих вопросов идет в основном до пути оптимизации конструкции генера— тора.
Известен фотоэлектрический генератор с двусторонней рабочей поверхностью, где д р- и -переход занимает большую часть лицевой и обратной сторон генератора. Та кие генераторы имеют большую величину сопротивления растекания в базовой области и, следовательно, вь сокое сопротивление gp
) т, а также вдвое большую величину обратного тока при освещении генератора с одной стороны.
Улучшение собирания носителей в базе, уменьшение сопротивления растекания и пе- 25 реходно, о сопротивления контактов достигается подлегированпем базовой области генератора под всей глошадью сплошного тыльного контакта, При такой конструкции фотоэлектрпчес— кого генератора рабочей говерхностью ос— тается только лицевая сторона, а HQ тыльном контакте наблюдается повышенная рокомбинацпя носителей и бесполезное поглогдение длинноволновой части излучения.
Известен фотоэлектрический генератор, в котором с тыльной стороны на расстоянии диффузионной длины от р — п — перехода расположен .зеркальный контакт. Благодаря этому часть света, не поглощенная в базе генератора, вновь возвращается к р-тт — пе— реходу, Однако для такой конструкции фотоэлектрического генератора характерно нали:гие рекомбинации носителей на тыльном кон— такте и односторонняя рабочая поверхность.
Для улучшения собирания носителей к р -n -переходу рассмотрено, действие встроенных в базу электрических тянущих полей, созданных за счет градиента концентрации примеси или гетероперехода между частями
434872 базы с переменной шириной запреше . c)é зонь(Однако при создании тянущего о;-. Bo всей толще базовой области наблюдается низкая диффузионная длина носителей в силь.-)о ле-. гированной области базьi.
Известна конструкция !-ep>JQE(rreao)-o фотоэлектрического генератора, В э ом . енераторе для увеличения к.п,д., межи.. зерка;:ьным тыльным металлическим контактом и базой германиевого фотоэлсктр;(-= с«огс генератора расположен слой кре l)ll я. рел( самь(м при ширине области базы л;О )«:ie .циффузионной длины, образовавшийся гете— ропереход между германием r: крол(И))ел(н тЫЛЬНОй ПОВЕРХНОСтП ГЕНЕРатО )а С;)т, (С»Т Д>ЛЯ улучшения собирания носите 70) r ); э — >, -) ie
ðÅÕÎäó. ОдНаКО таКая (Онстру«ц)в фС .O=.ËÅ«трического генератора имеет од) осторо)(гною рабОЧуЮ ПОВЕрХНОСтЬ И СЛОжНуЮ ттэХ(((Э .ОГ(;.(О изготовления. 21»)
Наиболее 0(ITI(iv(a»lbHErr)> Pe(i )1(10> . Bo)IPDc получения высокого коэффициента соб)(рация носителей к p — г(-переходу является матричная конструкция фотоэле«трпчес .о! О г.:-нератора, где,за счет болыпого =1:C!(n ней микрофотопреобразователей с -,." перехоцом расстояние От любой Toч«((,цо p — A -перехода в любом иа)",эaa:;->и сравнимо с ци(эфузионной длиной ) (к)" гелей тока, ЗС
Однако и у матричной копс -, :. .1(li; Огсэлектрического генератора, хотя я > )Оп!.-шей степени, чем у всех оста7! Ныл
НЫХ КОНСтРУКЦИй фатоЭЛЕКТРИ> СС .0;
РатОРа, ЕСТЬ НЕДОСтатОК вЂ” ДО-О)Л г, rl:," И на сопротивлении растекания B то: -((э .-(0)7(poBQHHbrõ слоях дополнительных jr — .> переходов, не покрытых слое; л:От() — ")-:!i сКОГО КОНТаКТа П PaCrЮЛОЖЕННЬ,Х B r:(C C«ÎÑ— ти рабочей освещаемой поворх)юг,(, Оператора. Потери мощности на сопротп(:.и )и растекания приводят к тому, ч(o ".> Нрс)ия работы генератора при боль)цпх конце;(тра-циях светового потока (более 5С «в вклад по тОку О до полl чт елы > ь! х,-: . "! переходов равен нулю и .;.»IÄrri. c" —,,,.;и.:Г(-.я ао значения, определяемого CB0 ic;.BQ „и ьэ (.
-перехода, параллельного световому потОКу (ПЕрПЕНд ИКуЛярНОГО К раб О=Ой )Оae ri)Xности). Уменьшить сопротивление Оасгекаи ния легированных слоев, pacli070E«OE;" ых параллельно рабочей поверхнос-.п ге;(Оратора, удается путем увеличения г;(убин.;1 ,залегания дополнительных p — Р†пер )xo56 дов. Однако такой способ снижения сопротивления растекания сопровождаетс и ростом нефотоактивного поглощения излучения B толстом легированном слое, что B конечном итоге не приводит к замет; ому увелид. чени:0 к.п.,д. -,OHåðaòî!эа. E це одним недоста. †«тэм мат;эичпсй конструкции генератора яь(яется увеличение QGDQTHbix токов утечки через р — ((-переход при увеличении
>п..с-a †. раней микпофотопресб;-";-.,=,-;те,c(e(с расположенными на щ(х р освещаемых (асти чно т !
1påä-ra(acx)E,..» фс. Оэ:(:т-«д р:;= .. ";, :. гене—
Pa С НЬПОЛНЕI(! 3 -«0::. . . >>ТИ(>онаi HBE т))ОТС—
)цдэобразовате,".;-й с двусторонней рабочей
»(0Bej)xHocTBro, один, два или три линейных
Раэ>Лтеоа КотОРЫХ СОИЗЛ .ОРИМ(.1 С ДИффУЗИОН—
НОй ДЛ(П(О 1, а P — Гт -iieðeõo(EÜI РаСПОЛОжЕны:(а одной и)ги пес«о..(=ких - ранях фото» 000б т»)а,;0BQTO (т . )1 О . i»»i -(та ОТО и OT )IaaecTEIB(x
":ЭЛ(, - -("Ст С НОЛЬ(0 Уат ГП re i((Я )(.П.а, )IQ:)Ооо
:f ООЛ -0 а —;-- " 1т Ji. — J: „) -.- 7ЕрЕХОд распо,—;;. 0)r, «О «райней лi=-ре, на одной грани . )1эт;>)(рсобразователей,. на «Отору:О падает
- I01rI!e (-> r::. 1 »(э —, j r и Р = jr неера х(э т 1)асположень) Гак:-;:.е,:Io «пайней меРе, пи одной грани, перпендикулярной «рабо((э): )(ове ) cl;OOTI:, (»a этих же;.ранях уста)0 r:e)1 ЗЕОКНЛQ(!B(r МЕТаЛЛИЧЕС -.ПЙ «ОН. а«Т, 1
i 1т(J)).> . 1>, 2 ri т !КЭ«т)ЗС((() . Br(pHQ!ITBI
КО;- Р» КД »П НЕР;;. in)-.;.„, > .".1)Л<, тЬ!! g!OTC); .С(" СИ =:OBQTO.»: ), С)т) (ИИГ, ) /
Эа (тт>Э; ri.. Е - ; O -)(Н; CОИ..МЕ- И,(УЮ ! >»т>б>(>т))(>()(све )х;(ос т ь и .>,, I(> (0;.õc;;(ji — Т>
i . "(эсхс((«), па gð) Ой р — j> —;I р; —.). Од соз (ап)(ый, н;->пример,, eT030!>! ионной бом—
;: р ):r-т Э р "ri,(rr O (T;>)<-(-) 3 ). т- 7 .т )т>ЭОВтэ»>в
;iAr J би-)свой Об;(аcT). >эь)!»Олпе)(i. в виде
А
;: 1a»Ii. r (:Опу .;:-П )ЬИ );(ОТО;,ОМ (.0)(r(0."(бОМба(Э— днрт > « I ЛП .)(ИЗ«OT» тлсрату ).OI(дпффуЗ)(И, устра ;(к"; в:и:яни» (сво.>л);Ос- (ой (>Скол:бпП, Ц-..ll ПЕ т) НО)Э»)),(т())ОС() Peатэ!.. i 0(»а > Se !H
>П В (я т О;>фф)тцтЛЕ(r(r(y r 00 (>;- .;r;ri 1, ро тМ т
ЩС СТВО и CO!!CTrÌrÊJ7(H ЯВЛЯ(,=;- . :.:ЖЕНИЕ
А0,. Î(.;> "ОКа . :т . П B д — (-: — (epeXOде»)и счет .замепь; части er î на персход (."- в и»(i".а п I т Е)(Е \ т >1 т )т((«(Х !J (КС, (»)зе ;(нь(х: ..Оитах, 3Q ". (0 ис»(o» ъзования
От)эажеьного изл, =О)(((я зел(:п,, .;-.,J. и вы. .Од.(ая ..:оц иост(, генератора повышаются
;»и .г г)-7 Ооэ.
Ка(«д(:.-i!;!)C»Э;(1)00(браЗОВа!ЕЛЬ ГЕНЕратора
1 пи (1)(.г„2 пмее=: р — - -переход 2 и пяти гпанях, а p — (-(--пореход 1 — на .шес— той i ращ(, о-. опреобразователя, параллельной излучению 4етаэ(лическ)(й зеркальный коп-»акт, 3 .(0)(prÄaae- всю 70B;.:рхнос".-ь легиP0Bri т НОГО СЛОЯ, 110«азанный )(а фи -. 3 генератор имеет — Ооризный p — p -переход 2 на трех
+ гранях фотопреобразователя, p — (»1 -пере434872
C6em оо о ооо о ооо а о о о ооо о о о о о о о о
I о о о о о о о о о
tllttttttttlll о о о о о о о о о
pool о о 1 о а о
on о о о
Иет
ЧN2 1
1 А-А 111 1111111
Г, Г, Г
:I ".I I з
1 б
1 1, 1 о о
) J 1 )
ttttttttttttt Риг 2 г
ttttttttttt ttttt Риг 3
Составитель А. Кот
Техред Н. Андрейчук Кооректор H. Бабурка
Редактор И. Грузова
Заказ 4912/424 Тираж 963 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам. изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, ход 1 и зеркальный металлический контакт
3 расположены на трех гранях фотопреобразователя, перпендикулярных к рабочей поверхности.
Эти генераторы (фиг.2, 3), благодаря отсутствию сопротивления растекания и потерь на поверхностную рекомбинацию, могут вырабатывать мощность более 10вт/см при сверхвысоких концентрациях светового потока, 10
Зеркальные металлические слои на боко— вых гранях обеспечивают полное отражение инфракрасной неактивной части спектра от боковых граней, что улучшает условия теплоотвода при сверхвысоких концентрациях све- д тового потока, а также возвращает вновь к — 1 -переходу не успевшую поглотиться длинноволновую активную часть спектра излучения.
Таким обоазом, предлагаемая конструк- 20 ция позволяет уменьшить число граней с р- И -переходами, уВеличить фоточувствительность генератора при освещении со стороны базы, ул1еньшнть величину сопротивления растекания, обратные токи утечки и общее внутреннее сопротивление генератора, полнее использовать длинноволновую активную часть спектра. В целом это дает воз— можность увеличить к.п.д. на 60-70",oý при обычной солнечной освещенности генератора с двух сторон и получить мощность более 10 вт/см при сверхвысоких плотностях светового потока и любом спектре падающего излучения.
Форл ула изобретения
Полупроводниковый фотоэлектрический генератор из скоммутированных фотопреобразователей с р- д — переходами, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения к.п.д, генератора, по крайней мере, на одной из свободных от контактов поверхностей базовой области выполнены пзотппные переходы р-p (fl — Я, ).