Электрохимический полупроводниковый фотоэлемент Советский патент 1988 года по МПК H01M6/30 

12

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано пр изготовлении преобразователей энергии светового потока в электрическую энергию. ..

Целью изобретения является повьппе ние Коэффициента полезного действия.

Сущность изобретения может быть вьиснена при рассмотрении факторов, влияющих на КПД фотопреобра;зоваиия системы полупроасдник-электролит. Так, для контакта электролит-фоточувс вительный слой характерно возникновение у поверхности полупроводника за порного слоя для основньк. носителей. При освещении этого генерированные светом электроны и дырки разделяются электрическим полем у поверхности полупроврдника, при этом дьфки достигают.межфазную границу и взаимодейст;зу1от с ионами электролита, возникает фото-ЭДС на границе полупроводник-электролит и во внешней цепи протекает электрич еский ток. На личие пор в поликристаллическом,фоточувствительном слое .приводит к проникновению электролита через эти поры к электродному слою и закорачйванию фоточувствнтельного контакта через электролит на электродный слой

В случае, когда электродный сло фотоэлектрода выполнен из полупроводникового окисла, закорачивания фоточувствй ельного слоя не происходит вследствие большого йопротив- ления контакта- между электрЬднын слоем и проникшим сквозь поры фото- чувствительного слоя электролитом. В то же время TiO, образует низкоом- ный омический контакт со слоем CdSe Те что обесдтёчивает протекание фототоков в этой системе. В табл,1. приведены значения токов утечки, и пе реходного сопротивления между электродным слоем и ,.. (для электродного слоя, выполненного из окислов металлов.и некоторых металлов). Из табл.1 следует, что для окисла Т10 токи утечки и сопрЬтивление цереходного слоя наименьшие. КПД преобразования световой энергии, например энергии солнечного излучения, в контакте полупроводник-электролит также зависит от спектральной облас- ти поглощения света полупроводником, поэтому применение узкозонного соединрч;гя (,4-0,7) с широким сп г ктральным диапазоном

O

5

5

А 5

фоточувствительиости, существеннхг увеличивает КПД фотопреобразования по сравнению с такими полупроводниками, как CdS, CdSe.

Таким образом, благодаря исполь- зов анию фотоэлектрода, состоящего из окисла TiO j в качестве электродного, слоя .и соединения , при ,А-0,7 в качестве фоточувствительного слоя, достигается высокое значение КПД фотоэлемента.

Примеры осуществ.ления. .

Электрохимический полупроводни-. ковьй фотоэлемент,состоящий из элект- ролита,противоэлект рода и фотоэлектрода, в в качестве электродно- го слоя использован Т10„,а в качестве фоточувствительного слоя - поли- - кристаллическое соединение CdSej Te , , где ,4-0.,7. В качестве рабочего электролита использовался раство р О, 5MS + 2ЖОН.Противоэлект-. род угольный. При измерениях КПД спектр падающего светового потока - корректировался к спектру солнечного излучения.

Л р и ,м е р 1. Фоточувствительный слой фотоэлектрода состоит из поликристаллического твердого раствора CdSe;.,. Электродный слой - с

0

низкоомный Т10„

тивлением f

тики фотоэлемента приведены в табл.2.

5, удельным сопро- 0,t Ом СМ. Характерис

35

40

П р и м е р 2. Фоточувствительный слой фотоэлектрода состоит из поликристаллического твердого раствора CdSe gTe , нанесенного-на TitD. Харак.1- теристики фотоэлемента.приведены в табл,2.

П р и м е р 3. Фоточувствительный слой состоит из соединения Характеристики фотоэлемента приведе- . ны в табл.2.

П р и м ё р 4. Для сравнения в табл.2 приведены результаты испыта- й НИИ фотоэлементов, для которых электродньй слой выполнен из SnOj и смеси ИО (Jn-jOa.: БпО вПри соотно- шении Is2)к металлов, а фоточувствительный слой -изСае, CdSe и .., -- где , Oj8. .

Сравнение результатов испытаний показывает, что использование в Каа в

честве электродного слоя TiO, качестве фоточувстрительногр слоя

.,,, где ,4-0,.7 приводит к улучшению электрических характеристик фотоэлемента по сравнению с фотоэлементом, Для которого электродный слой, выпопнен из SnOj или IttjOjioiH ITO, . а фрточувствительный слой из CdS. КПД такого фотоэлемента вьше по сравнению с КПД фotoэлeмeнтoв для которых электродным слоем являются металлы. Увеличивается в 2-3 раза фототок, уменьшается в 2-4 раза переходное сопротивление и уменьшаются в 3-8 раз токи утечки, в результате чего увеличивается в 2,7-3 раза КПД фотообразования.

Формула изобретения

Электрохимический полупроводниковый фотоэлемент, содержащий электролит, противоэлектрод и фотоэлектрод, которы. состоит из поликристаллического слоя соединений , нанесенных на электродный слой из низкоом- яых полупроводниковых окислов метал- fioB, отличающийся тем, что с целью повышения коэффициента полеэ- .ного действия,.в качестве полупроводникового окисла взят TiOj, а в качестве соединения А В. - CdSe Те j где х-0,А-0,7.

Редактор А.Кондрахина

Составитель . Станьков

Техред В.Кадар; Корректор Л«Патай

Заказ 6492

. Тираж 746 . /. Подписное ВЙЙИПИ Государствёйного коййтёта СССР по делам изобретейвй и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

.Производственно-полиграфическое предприятие, г; Ужгород, ул. Проектная, 4

Таблица-2

Изобретение относится к электротехнике и касается электрохимического полупроводникового фотоэлемента. Цель изобретения - повьшзение коэффициента полезного действия. Фото- элемент содержит электролит,противо- злектрод и фотоэлектрод из поликристаллического слоя соединения , где х 0,4-0,7, нанесенного на электродный слой из низкоом- ного полупроводникового окисла TiO(. Токи утечки и переходное сопротивление между электродным и псхликристал- лическим слоем малы, а халькогенид имеет широкий спектральный диапазон фоточувстБИтелькости. 2 табл. ьо со го ел О5 ел