фотоэлемент
Классы МПК: | H01L31/04 предназначенные для работы в качестве преобразователей H01L31/042 содержащие панели или матрицы фотоэлектрических элементов, например солнечных элементов |
Автор(ы): | Займидорога О.А., Проценко И.Е., Самойлов В.Н. |
Патентообладатель(и): | Займидорога Олег Антонович, Проценко Игорь Евгеньевич, Самойлов Валентин Николаевич |
Приоритеты: |
подача заявки:
2002-08-08 публикация патента:
27.01.2004 |
Изобретение относится к преобразователям энергии электромагнитного излучения в электрическую энергию и может быть использовано в производстве солнечных фотоэлементов. Предложенный фотоэлемент, преобразующий в электрическую энергию электромагнитное излучение заданного спектрального диапазона, содержит расположенные на металлической пластине слои полупроводника n- и р-типа с р-n-переходом между ними и прозрачный электропроводящий слой. При этом в указанный слой полупроводника n-типа дополнительно введены наночастицы металла размером много меньше длины волны указанного излучения при концентрации указанных наночастиц в указанном слое (1-5)
10-2 объемных долей. В результате повышается КПД устройства. 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
![фотоэлемент, патент № 2222846](/images/patents/246/2222002/8226.gif)
Формула изобретения
Фотоэлемент, преобразующий в электрическую энергию электромагнитное излучение заданного спектрального диапазона, содержащий расположенные на металлической пластине слои полупроводника n- и р- типа с р-n-переходом между ними и прозрачный электропроводящий слой, отличающийся тем, что в указанный слой полупроводника n-типа дополнительно введены наночастицы металла размером много меньше длины волны указанного излучения при концентрации указанных наночастиц в указанном слое (1-5)![фотоэлемент, патент № 2222846](/images/patents/246/2222002/8226.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к преобразователям энергии электромагнитного излучения в электрическую энергию и может быть использовано в производстве солнечных фотоэлементовИзвестен фотоэлемент [1], включающий неорганический полупроводник, органический полимер, допированный пентахлоридом сурьмы, и полупрозрачный слой золота. Недостатком указанного фотоэлемента является низкий КПД, достигающий в максимуме лишь 1,2%. Известен также фотоэлемент [2], который выбран в качестве прототипа данного изобретения. Указанный фотоэлемент состоит из металлической пластины, нанесенного на эту пластину фоточувствительного слоя, содержащего слой полупроводника n-типа и слой поли-Т-эпоксипропилкарбазола, допированного SbCl5, и полупрозрачную пленку золота. Недостатком указанного фотоэлемента также является недостаточно высокий КПД преобразования энергии электромагнитного светового излучения в электрическую энергию, который не превышает 3,2%. Целью данного изобретения является устранение указанного недостатка и повышение КПД в 2-3 раза в заданном спектральном диапазоне. Поставленная цель достигается тем, что в известном фотоэлементе, преобразующем в электрическую энергию электромагнитное излучение заданного спектрального диапазона, содержащем расположенные на металлической пластине слои полупроводника n- и р-типа с p-n-переходом между ними и прозрачный электропроводящий слой, в указанный слой полупроводника n-типа дополнительно введены наночастицы металла размером много меньше длины волны указанного излучения при концентрации указанных наночастиц в указанном слое (1-5)
![фотоэлемент, патент № 2222846](/images/patents/246/2222002/8226.gif)
1 - металлическая пластина,
2 - слой полупроводника n-типа,
3 - слой полупроводника р-типа,
4 - область р-n-перехода,
5 - металлические наночастицы,
6 - прозрачный электропроводящий слой,
7 - падающее излучение. На фиг.2 представлены:
Зависимости относительной эффективности P(
![фотоэлемент, патент № 2222846](/images/patents/246/2222002/955.gif)
![фотоэлемент, патент № 2222846](/images/patents/246/2222002/955.gif)
![фотоэлемент, патент № 2222846](/images/patents/246/2222002/8226.gif)
![фотоэлемент, патент № 2222846](/images/patents/246/2222002/8226.gif)
![фотоэлемент, патент № 2222846](/images/patents/246/2222002/8226.gif)
Изготовление фотоэлемента происходит послойно. Используя метод молекулярно-лучевой эпитаксии, на металлическую подложку наносится слой полупроводника n-типа (GaAs) толщиной 10 нм. Затем на поверхность полученного слоя наносится монослой металлических (серебряных) наночастиц путем распыления паров серебра через ядерный фильтр с порами диаметром менее 30 нм и плотностью пор около 108 1/см2. Затем поочередно наносятся слои полупроводника n-типа и наночастиц серебра, пока их общая толщина становится равной 40-50 нм, а концентрация наночастиц становится равной 4
![фотоэлемент, патент № 2222846](/images/patents/246/2222002/8226.gif)
1. Н.Ф. Губа и В.Д. Походенко, AC SU 1801232 A3. 2. Н.Ф. Губа и В.Д. Походенко, AC SU 1806424 A3.
Класс H01L31/04 предназначенные для работы в качестве преобразователей
Класс H01L31/042 содержащие панели или матрицы фотоэлектрических элементов, например солнечных элементов