ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Российский патент 2002 года по МПК H01L31/04 

Изобретение относится к области преобразования солнечной энергии в электрическую, в частности к конструкциям контактов на полупроводниковом фотоэлектрическом преобразователе различной конфигурации.

Известен фотоэлектрический преобразователь в виде круглого диска с контактной сеткой на лицевой стороне, состоящей из узких токосъемных полос, проходящих без разрыва параллельно поперечной (горизонтальной) оси с определенным шагом друг от друга и пересекаемых под углом 90^o двумя более широкими токосборными полосами, расположенными симметрично по обе стороны от продольной оси и проходящими от одного края диска к другому, при этом тыльный контакт представляет собой сплошное металлическое покрытие (см. патент США N 4392009, кл. H 01 L 31/04, 1983 г.).

Известен фотоэлектрический преобразователь с конфигурацией шестиугольника, содержащий полупроводниковую пластину из кремния с контактной сеткой на лицевой стороне, состоящей из проходящих без разрыва параллельно поперечной (горизонтальной) оси определенным шагом друг от друга узких токосъемных полос, пересекаемых под углом 90^o двумя более широкими токосборными полосами, расположенными симметрично по обе стороны от продольной оси и имеющими уширения в виде прямоугольных удлиненных площадок на концах для присоединения металлических (проволочных) шинок и на боковых сторонах (в средней их части), размеры которых соизмеримы с шагом, причем длина уширений в средней части в два раза больше длины уширений на концах, а контакт на тыльной стороне выполнен в виде металлического покрытия или совмещен в плане с контактной сеткой на лицевой стороне (см. патент США N 4089705, кл. H 01 L 31/04, 1978 г.).

Недостаток известного устройства заключается в недостаточной механической прочности соединений в конструкции контактов, что снижает срок службы фотоэлектрических преобразователей.

Изобретение решает задачу повышения срока службы фотоэлектрического преобразователя и повышения качества сборки солнечных моделей из них путем обеспечения повышения механической прочности соединений в конструкции контактов.

Поставленная задача достигается тем, что в фотоэлектрическом преобразователе, содержащем полупроводниковую пластину из кремния с контактной сеткой на лицевой стороне, состоящей из проходящих без разрыва параллельно поперечной оси с определенным шагом друг от друга узких токосъемных полос, пересекаемых под углом 90^o двумя более широкими токосборными полосами, расположенными симметрично по обе стороны от продольной оси и имеющими уширения в виде площадок на концах для присоединения металлических шинок и на боковых сторонах, и контактом на тыльной стороне, площадки на боковых сторонах токосборных полос расположены на пересечениях токосборных полос с токосъемными полосами и выполнены в форме треугольников с площадью 0,5 - 0,9 мм².

Целесообразно площадки на боковых сторонах токосборных полос расположить симметрично относительно продольной оси фотоэлектрического преобразователя.

Предпочтительно площадки на концах токосборных полос выполнить в форме многоугольника, в том числе восьмиугольника.

Целесообразно выполнить по меньшей мере одну сторону восьмиугольника с длиной, равной ширине токосборной полосы.

Целесообразно выполнить восьмиугольник с по меньшей мере высотой, равной шагу.

Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения позволяет установить, что заявителем не обнаружены технические решения, характеризующиеся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, позволило выявить совокупность существенных (по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату) отличительных признаков в заявляемом объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Сведений об известности отличительных признаков в совокупностях признаков известных технических решений с достижением такого же, как у заявляемого устройства, положительного эффекта не имеется.

На основании этого сделан вывод, что предлагаемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Фиг. 1 изображает предлагаемый фотоэлектрический преобразователь, вид с лицевой стороны.

Фиг. 2 изображает увеличенный фрагмент лицевой поверхности фотоэлектрического преобразователя на фиг. 1 с площадками на конце и боковых сторонах токосборной полосы.

Фотоэлектрический преобразователь содержит (фиг. 1) тонкую полупроводниковую пластину 1 из кремния, которая с лицевой (освещаемой) стороны на глубине в доли микрона имеет дырочно-электронный или p-n-переход, плоскость которого параллельна поверхности пластины, и контактную сетку, состоящую из проходящих без разрыва параллельно поперечной (горизонтальной) оси с определенным шагом (h), друг от друга узких токосъемных (металлизированных) полос 2, пересекаемых под углом 90^o двумя более широкими токосборными (металлизированными) полосами 3, расположенными симметрично по обе стороны от продольной оси. Токосборные полосы 3 имеют уширения на концах в виде площадок 4, например, в форме правильного восьмиугольника для присоединения металлических (проволочных) шинок, и уширения на боковых сторонах в виде площадок 5, имеющих форму небольших треугольников, имеющих площадь 0,5 - 0,9 мм². При площади площадок 5 меньше 0,5 мм² не обеспечивается заметное увеличение надежности соединения токосборных полос 3 с полупроводниковой пластиной 1. При площади площадок 5 больше 0,9 мм² значительно снижается коэффициент использования его площади.

Контакт на тыльной стороне полупроводниковой пластины 1 может быть выполнен в виде сплошного металлического покрытия или повторять в плане контактную сетку, аналогичную лицевой (на фиг. не показан).

Площадки 5 (фиг. 2) на боковых сторонах токосборных полос 3 расположены, в частности, симметрично относительно продольной оси на пересечениях токосборных полос 3 с токосъемными полосами 2. Возможно и ассиметричное расположение площадок 5 (на фиг. не показано).

Восьмиугольную площадку 4 (фиг. 2) целесообразно выполнить длиной (L) стороны, равной ширине (l) токосборной полосы 3.

Полупроводниковая пластина 1 может иметь различную конфигурацию, в том числе псевдоквадрата, или шестиугольника, или круга (фиг. 1), или эллипса.

Фотоэлектрический преобразователь работает известным образом. На p-n-переходе образуется потенциальный барьер, разделяющий пластину на отрицательную и положительную области. Фотоэффект заключается в том, что созданные светом свободные носители заряда снижают потенциальный барьер на p-n-переходе, отчего между лицевым и тыльным контактами возникает электрическое напряжение. При этом через сниженный потенциальный барьер свободные носители заряда имеют возможность циркулировать во внешнюю электрическую цепь, совершая полезную работу в нагрузке.

Благодаря контактной сетке уменьшается внутреннее последовательное сопротивление фотопреобразователя и, следовательно, потери энергии, отчего повышается эффективность преобразования световой энергии в электрическую. Напряжение фотопреобразователя определяется высотой потенциального барьера на p-n-переходе, а ток - от концентрации генерированных носителей заряда, проходящих через p-n-переход. Ток пропорционален освещаемой площади p-n-перехода.

Оптимальный выбор формы и размеров токосборных полос (с площадками, рационально подобранными по форме и площади) позволяет обеспечить высокую надежность контактов ФЭП при необходимом коэффициенте использования его площади.

Изобретение относится к области преобразования солнечной энергии в электрическую, в частности к конструкциям контактов на полупроводниковом фотоэлектрическом преобразователе. Технический результат изобретения заключается в повышении долговечности фотоэлектрического преобразователя и механической прочности соединений в конструкции контактов. Сущность: фотоэлектрический преобразователь содержит полупроводниковую пластину 1 с контактной сеткой на лицевой стороне, состоящей из проходящих без разрыва параллельно поперечной оси с определенным шагом друг от друга узких токосъемных полос 2, пересекаемых под углом 90^o двумя более широкими токосборными полосами 3, расположенными симметрично по обе стороны от продольной оси и имеющими уширения в виде площадок 4 в форме восьмиугольника на концах для присоединения металлических шинок и на боковых сторонах в виде треугольников с площадью 0,5 - 0,9 мм². 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Фотоэлектрический преобразователь, содержащий полупроводниковую пластину с контактной сеткой на лицевой стороне, состоящей из проходящих без разрыва параллельно поперечной оси с определенным шагом друг от друга узких токосъемных полос, пересекаемых под углом 90^o двумя более широкими токосборными полосами, расположенными симметрично по обе стороны от продольной оси и имеющими уширения в виде площадок на концах для присоединения металлических шинок и на боковых сторонах, и контактом на тыльной стороне, отличающийся тем, что площадки на боковых сторонах токосборных полос расположены на пересечениях токосборных полос с токосъемными полосами и выполнены в форме треугольников с площадью 0,5 - 0,9 мм². 2. Фотоэлектрический преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что площадки на боковых сторонах токосборных полос расположены симметрично относительно продольной оси фотоэлектрического преобразователя. 3. Фотоэлектрический преобразователь по п. 1 или 2, отличающийся тем, что площадки на концах токосборных полос выполнены в форме многоугольника, в том числе правильного или неправильного восьмиугольника. 4. Фотоэлектрический преобразователь по п. 1 или 3 отличающийся тем, что многоугольник имеет по меньшей мере одну сторону длиной, равной ширине токосборной полосы. 5. Фотоэлектрический преобразователь по п. 1, или 2, или 3, отличающийся тем, что по меньшей мере высота восьмиугольника равна шагу.