Преобразователь солнечной энергии в электрическую

Преобразователь солнечной энергии в электрическую

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ на основе гетероперехода между слоем халькогенида кадмия п-типа проводимости и слоем халькогенида меди р-типа проводимости, о тли чающий ся тем, что, с целью повышения КПД преобразователя, слой п-типа . вьшолнен из CdSeTe,_ ^ при 0,6 ? X. ^<:0,8.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ, СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

89483 А1 (19) (11) (б1) 1 Н 01 Ь 31/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHQMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 2637369/18-25 (22) 03.07.78 (46) 23.10.89. Бюл. Р 39 (71) Институт полупроводников АН УССР (72) С.Ю.Павелец (53) 621.382(088.8) (56) Комащенко В.Н., Федорус Г.А.

Фотоэлементы с р-и гетеропереходом на основе пленок CdSe. УФБ, 1968, 4, с.688.

Егорова И.B. и др. Эксплуатацион, ные характеристики пленочных преобразователей на основе СЙЯе и CdTe.

Изобретение относится к полупроводниковой технике .и микроэлектрони" ,ке, а более конкретно — к полупроводниковым преобразователям энергии солнечного излучения в электрическую энергию.

Известен преобразователь солнечной энергии в электрическую на основе р-и-гетероперехода между слоем сЕленида кадмия и слоем селенида меди.

Этот преобразователь изготавливают путем термического испарения в вакууме .слоя селенида кадмия и-типа на проводящую подложку и нанесения на него слоя селенида меди ртипа образующего барьерный пер ход с первым слоем. Фототоки этих преобразователей недостаточно велики прежде всего из-за относительно больших значений Е I = 14 ма/см при v

3 k> 1 80 мВт падающего излучения. Незначительна и величина ЭДС холостого хода

Доклады Всесоюз ной конференции по исследованию солнечной энергии 17-21 нюня 1969, Ереван, Иосква, 1969, с.239. (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СОЛНЕЧНОЙ

ЭНЕРГИИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ на основе гетероперехода между слоем халькогенида кадмия и-типа проводимости и слоем халькогенида меди р-типа проводимости, отличающийся ,тем, что, с целью повышения

КПД преобразователя, слой и-типа . выполнен из CdSeTe, „при 0,6 < Х 6

0,8.

U „= 0,4 В, что связано с относительно большим значением энергии элек- Ъ тронного сродства (а следовательно, и работы выхода) селенида кадмия, Все это приводит к тому, что эффективность преобразователей невысока, их КПД 4%.

Известен преобразователь солнечной энергии в электрическую на основе гетероперехода между слоем халькогени- C© да кадмия и-типа проводимости и слоем )фюЬ халькогенида меди р-типа проводимос- QQ ти. CQ

В качестве халькогенида кадмия используют теллурид кадмия, Преимуществом (;dTe в качестве исход— ного материала для фоточувствительного слоя является наиболее узкая ширина запрещенной зоны. Применение гетеро= структур халькогенид меди — теллурии кадмия позволяет свести к минимуму потери на поверхностную рекомбинацию.

689483

Объемные же.рекомбинационные потери остаются высокими, что и обусловливает малую фототоковую чувствительность названных фотопреобразователей. Рекомбинационные потери в CdTe значительно больше чем в CdSe, это наглядно иллюстрируется тем, что величины I „ у преобразователей Си „ S—

CdTe такие же и даже меньше, чем у преобразователей Cu Se - CdSe хотя

Е у селенида кадмия заметно больше, чем у теллурида кадмия (1,7 ЗВ и

1,45 эВ соответственно). Величины фототока преобразователей Cu< „ SCdTe при освещении солнечным светом ограничиваются кроме того, недостаточно узкой запрещенной зоной теллурида кадмия. Коэффициент полеяного действия преобразователей Ñu Б — CdTe поряд-. 20 ка 67..

Целью изобретения является повышение КПД преобразователя, Указанная цель достигается тем, что слой п-типа выполнен из CdSe„Te< „ 25 при 0,6 «< х и 0,8.

Изготовление базового фоточувствительного слоя из твердого раствора селенотеллурида кадмия в области значений 0,6 < х 0,8 позволяет сохранить относительно незначительные объемные рекомбинационные потери, характерные для фотоэлементов, полученных на основе селенида кадмия при значениях ширины запрещеннОй зОны (1,35 вЂ, 1,4 эВ) несколько меньших ширины запрещенной зоны теллурида кадмия, обеспечивающих более широкий спектральный диапазон чувствительности преобразователя.и приводящих к 40 увеличению фототока. Одновременное выполнение условий: минимум объемных рекомбинационных потерь при минимальной ширине запрещенной зоны, с сохранением достаточно низких значений 45 энергии электронного сродства, что обеспечивает относительно высокие значения фотоЭДС, позволяет повысить эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую в 1,5 ра-.SO .эа по сравнению с известными.

П р и м,е р 1.. Методом кристаллизации из расплава изготавливали монокристалл селенотеллурида кадмия при .содержайии 0,8 молярных частей селена

CdSe ps Те0 . На одну сторону монокристалла, вырезанного в виде прямо-, -2 угольной пластины толщиной 5 10 см вплавляют слой индия, который служит

Ю нижним токосъемным электродом. На противоположную сторону монокристалла

СЙБе> Те < методом термического испарения в вакууме наносят прозрачный вырожденный слой сульфида меди о

Си „Б. Толщина слоя Cu „S 500 А концентрация носителей — 10 см

Верхний токосъемный электрод из токопроводящей пасты на основе серебра наклеивается непосредственно на слой сульфида меди.

Пример 2. Методом кристаллизации из расплава изготавливается монокристалл. селенотеллурида кадмия при содержании 0,6 молярных частей селена СЙБе 0 Тео 4 . На одну сторону монокристалла вырезанного в виде прямоугольной пластины толщиной 5"

«10 см вплавляют слой индия, который служит нижним T0K0cъемным электродом. На противоположную сторону монокристалла методом термического испарения в вакууме наносят прозрачный вырожденный слой Cuä „ S. Толщина слоя

-5O0 А, концентрация носителей

gi -з

10 см . Верхний токосъемный электрод из токопроводящей пасты на основе серебра наклеивается непосредственно на слой сульфида меди.

Пример 3. Методом осаждения из паровой фазы поликристаллический слой твердого раствора селенотеллурида кадмия при содержании селена 0,6 молярных частей CdSep6 Тер4 наносят на молибденовую либо керамическую с проводящим слоем подложку р-игетеропереход создается термическим напылением в вакууме прозрачного слоя о сульфида меди толщиной 500 А, с концентрацией носителей .10 см

Верхний токосъемный электрод из токопроводящей пасты на основе серебра наклеивают на слой сульфида меди.

Освещение преобразователей производится со стороны халькогенида меди, пропускание которого в спектральной области чувствительности ГП не менее 85Х. При поглощении света в ! твердом растворе генерируются фотопары электрон-дырка. В области объемного заряда, сосредоточенного практически полностью в твердом растворе.халькогенида кадмия, происходит разделение носителей тока. При этом халькогенид меди заряжается положительно, а халькогенид,кадмия отрицательно, Наилучшие параметры получены на основе преобразователей Cu „ S

Составитель Н.Ярмолюк

Техред JI.Îëèéíûê

Корректор Э Лончакова

Редактор С.Титова

Заказ 6880 Тираж 694 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101

5 6894

ЯБе „ Те0, для которых при падаю1

2 щем излучении мощностью 80 мВт/см

Uêê * Ов64 В

I к 19,2 мА/см коэффициент заполнения = 0,67 коэффициент пол. действия 10,3Х.

Использование заявляемого способа получения фотопреобразователя позволило повысить максимальное значение коэффициента полезного действия для преобразователей на основе халькогенидов кадмия. Привепенное вьппе значение максимального КПД больше известного максимального значения (6X) 15

КПЛ для Си „ S — CdTe. Указанное увеличение более, чем в полтора раза коэффициента полезного действия равнозначно снижению стоимости преобразователя на ту же величину. Основные 20

83, 6 преимущества преобразователей на основе халькогенидов кадмия, полученных по данному способу, перед известными кремниевыми фотоэлементами, состоит в том, что при достаточно высокой эффективности преобразования использование соединений А В может позволить значительно снизить стоимость одного ватта энергии. Это связано с относительно дешевым исходным сырьем, простотой получения как монокристаллов так и поликристаллических слоев соединений А В<, и простотой получения гетеропереходов между халькогенидами меди р-типа и и-типа халь.когенидами кадмия и их твердыми растворами, а также возможностью автоматизации всего процесса получе-. ния преобразователей .