способ изготовления твердотельного фотогальванического элемента для преобразования энергии света в электрическую энергию
Классы МПК: | H01L31/18 способы и устройства, специально предназначенные для изготовления или обработки таких приборов или их частей |
Автор(ы): | Федоров М.И., Шорин В.А., Корнейчук С.К., Маслеников С.В. |
Патентообладатель(и): | Вологодский политехнический институт |
Приоритеты: |
подача заявки:
1994-05-27 публикация патента:
27.12.1996 |
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.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
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).Описание изобретения к патенту
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 Uxx 0,6 В, Iкз 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 Iкз 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 Uxx 1 мкВ падающая мощность соответственно равна 10-10 Вт.
Класс H01L31/18 способы и устройства, специально предназначенные для изготовления или обработки таких приборов или их частей