| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / До розділу каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2242064
СОНЯЧНИЙ ЕЛЕМЕНТ
Ім'я винахідника: Гіппіус А.А. (RU); Енішерлова-Вельяшева К.Л. (RU); Константинов П.Б. (RU); Кінцевий Ю.А. (RU)
Ім'я патентовласника: Фізичний інститут ім. П. Н. Лебедєва РАН
Адреса для листування: 119991, Москва, В-333, ГСП-1, Ленінський пр-т, 53, ФІАН ім. П.М. Лебедєва, патентний відділ
Дата початку дії патенту: 2003.07.16
Винахід відноситься до конструкції сонячних елементів. Сутність: запропонована конструкція сонячного елемента, що містить базову область одного типу провідності, переважно товщиною 30-170 мкм, pn-перехід і контактну гребінку на лицьовій стороні, а й сильнолегованого шар того ж, що і база, типу провідності і омічний контакт на тильній стороні , причому сильнолегованого шар на тильній стороні з'єднаний з гратами, виготовленої з кремнію, а омічний контакт з тильного боку пов'язаний з гратами і сильнолегованого шаром. Крім того, базову область і грати пропонується виготовляти на основі пластин з різною кристалографічною орієнтацією. Зокрема, базова область може бути сформована на пластині кремнію орієнтації (111), а решітка - на основі пластин кремнію орієнтації (100). Технічний результат винаходу - підвищення міцності сонячних елементів.
ОПИС ВИНАХОДИ
Сонячні елементи є основними елементами сонячних батарей, широко використовуються в якості джерел електроенергії апаратури космічних літальних апаратів і супутників.
Відомі сонячні елементи на основі кремнію p-типу з pn-переходом і контактної гребінкою на лицьовій стороні і омічним контактом на тильній стороні / 1 /. Недоліком таких сонячних елементів є низька ефективність через підвищену швидкості поверхневої рекомбінації на тильному омічному контакті.
Відомий сонячний елемент на основі пластини кремнію p-типу, що містить pn-перехід і контактну гребінку на лицьовій стороні і сильнолегованого область на зворотному боці пластини для зменшення швидкості поверхневої рекомбінації / 1 /. Однак такий елемент з товщиною базової області доречний провідності 200 мкм і більше схильний до деградації при впливі радіації, яка існує в космосі, за рахунок зменшення дифузійної довжини / 1 /. Більш радіаційно-стійкий сонячний елемент повинен мати товщину базової області доречний провідності 100 мкм або менше.
Як прототип обраний тонкий сонячний елемент, який має товщину базової області в діапазоні 30-170 мкм / 2 /. У прототипі для захисту сонячного елемента від механічних пошкоджень використовувалися шари полімеру товщиною 10-30 мкм. Однак такий сонячний елемент все ж має недостатню механічну міцність, що ускладнює термоціклірованіе при переході супутника з освітленої зони в тінь Землі. Крім того, монтаж сонячних елементів малої товщини пов'язаний зі зниженням відсотка виходу придатних через знижену міцності сонячних елементів.
Завданням, розв'язуваної винаходом, є підвищення міцності сонячних елементів.
Поставлена задача вирішується таким чином. Сонячний елемент, що містить базову область одного типу провідності переважно товщиною 30-170 мкм, pn-перехід і контактну гребінку на лицьовій стороні, а й сильнолегованого шар і омічний контакт на тильній стороні, з'єднаний сильнолегованого шаром з гратами, виготовленої з кремнію, а омічний контакт з тильного боку пов'язаний з гратами і сильнолегованого шаром.
Додатково базова область і решітка виготовляються на основі пластин з різною кристалографічною орієнтацією. Зокрема, базова область може бути сформульована на пластині кремнію орієнтації (111), а решітка формується на основі пластини кремнію орієнтації (100), що сильно підвищує міцність сонячного елемента, так як його частини не мають спільних площин розлому.
 |
 |
На фіг.1 показана в розрізі конструкція сонячного елемента згідно з винаходом. Тут (1) - базова область (доречний провідності); (2) - pn-перехід; (3) - контактна гребінка на лицьовій стороні сонячного елементу; (4) - сильнолегованого область (Р + -типу) на тильній стороні базової області; (5) - решітка з кремнію, пов'язана з сильнолегованого шаром на тильній стороні базової області; (6) - омічний контакт, пов'язаний з сильнолегованого шаром на зворотному боці базової області і з кремнієвої гратами (5).
На фіг.2 показана конструкція сонячного елемента (вид з тильного боку).
Зазначений сонячний елемент має розміри сторін 50 × 25 мм. Ширина сторін решітки (показано темним кольором) для різних варіантів 0,5-1,0 мм, товщина - 300 мкм.
Сонячний елемент працює наступним чином. При висвітленні з лицьового боку виникають нерівноважні носії заряду, які дифундують через базову область 1, поділяються pn переходом 2 і створюють робочий струм. Струм дірок, що рухаються до омічному контакту, через Р + шар 4 потрапляє на металевий омічний контакт 6. Таким чином, створюється замкнута ланцюг для струму.
Були створені макети сонячних елементів, згідно з описом даної заявки, з мінімальною товщиною базової області 30 мкм. Дослідження властивостей сонячних елементів показало, що сонячні елементи володіють достатньою механічною міцністю, яка визначається товщиною решітки, і витримує багаторазові цикли від температури рідкого азоту до 100 градусів Цельсія.
ВИКОРИСТОВУВАНА ЛІТЕРАТУРА
1. SMSze. Physics of Semiconductor Devices. John Wiley & Sons. New York. 1981. Ch.14 (С.Зі. Фізика напівпровідникових приладів. Пер. З англ. / Под ред. Р.А.Суріса. У 2-х книгах. Кн. 2, гл.14).
2. Pat. USA 5650363, Jul. 22, 1998..
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Сонячний елемент, що містить базову область одного типу провідності переважно товщиною 30-170 мкм, pn-перехід і контактну гребінку на лицьовій стороні, а й сильнолегованого шар того ж, що і база, типу провідності і омічний контакт на тильній стороні, що відрізняється тим , що сильнолегованого шар на тильній стороні з'єднаний з гратами, виготовленої з кремнію, а омічний контакт з тильного боку пов'язаний з гратами і сильнолегованого шаром.
2. Сонячний елемент по п.1, що відрізняється тим, що базова область сонячного елемента та решітка кремнію мають різну кристалографічну орієнтацію.
3. Сонячний елемент по п.1 або 2, який відрізняється тим, що базова область має кристалографічну орієнтацію (111), а решітка кремнію має кристалографічну орієнтацію (100).
Версія для друку
Дата публікації 12.01.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.