本发明专利技术涉及电磁辐射半导体转换器。根据第一方面，提出了一种电磁辐射转换器的光转换部分，包括彼此间形成深度递增的同质结序列的半导体层序列，所述序列包括多于一个异型结。根据第二方面，提出了一种电磁辐射转换器的光转换部分，包括彼此间形成深度递增的同质结序列的半导体层序列，所述序列包括多于一个异型结，其中导电类型相同的所述层中的至少一部分被并联地切换。还公开了一种电磁辐射转换器，包括至少M≥1个光转换部分和集流电极，其中M个光转换部分中的至少一个包括彼此间形成递增深度的同质结序列的切换半导体层序列，所述序列包括多于一个异型结。由此，解决了提供高效的宽频带电磁辐射转换器的问题，在大范围的EMR波和从IR到UV的强度下都具有高转换效率。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电磁辐射(EMR)半导体转换器，用于将入射辐射直接转换为光学可见和不可见(IR、UV)波段以及较短波段内的电动势(EMF)，并且还涉及用于改变在其上形成有所述半导体转换器的半导体基板的方法。
技术介绍
基于半导体材料的包括异质n+pp+型(p+np+型)二极管装置的常规光电转换器 (PEC)的频谱选择性在长波范围内会受到ρ (η)基区内半导体禁带宽度(FBW)和少数载流子扩散长度不足的限制，并且在短波范围内会受到光转换表面处以及固体η+(ρ+)近表面层体内的复合损耗的限制。现有技术中PEC效率的提高和频谱选择性的增强是在级联转换器中使用多层异质结构实现的 ° (Alferov Zh. I、Andreev V. Μ. >Rumyantsev V. D. /Development Trends and Prospects of Solar Power Engineering. //Semiconductor Physics and Technology> 2004、第 38 卷、第 8 期、937-948 页；Meitin M. /Photovoltaics =Materials,Technologies, Prospects//Electronics :Science、Technology> Business、2000、 第 6 期、40-46 页； Konstantinov P. B.、Kontsevoy Yu. A.、Maksimov Yu. Α.、Silicon Solar Cells、莫斯禾斗、 MIREA Publishers、2005、70页)。这样的转换器需要入射辐射的完整频谱以调整每一层的导电率，并且尽管逐层间的转换系数很低，但是仍然非常昂贵。为了将入射辐射的可转换频谱扩展到短波区域内，本申请专利技术人先前已提出了一种具有开出无掺杂光学窗口的离散式转换器装置，其中组合了转换器的高二极管性质和光学性质(PCT/RU2007/000301，优先权日为2006年6月8日)。这样的装置与“紫色”设计方案相比在UV波段具有更高的选择性并且与常规设计方案相比在整个可转换波段具有更高的转换系数。为了减小转换器的光转换部分内非平衡电荷载流子的表面复合，本申请专利技术人先前已提出了利用一个或多个同质结、偏转电极、嵌入抗反射涂层绝缘材料内的电荷及其组合构成的场系统。通过提高非平衡电荷载流子(NeCC)的浓度梯度从而建立方向朝向pn结的横向梯度，通过利用本申请专利技术人在先前的专利技术中公开的微透镜和其他技术(例如参见 Budishevsky Yu. D. ,Tsoy B.等人的 RU 2006140882、优先权日为 2006 年 11 月 21 日，2008 年5月27日的IB第15期、以及相同专利技术人在2007年12月21日公开为WO 2007/145546 的先前专利技术)而集中在体块内的入射辐射，即可实现长波区域内的高转换系数。具有垂直延伸(平行于入射辐射流)的pn结的垂直多结转换器结构及其生产方法都是已知的，其中由多个单独的常规n+PP+型单结太阳能电池(板)构成堆叠(参见以下的说明)。所述堆叠内的板通过焊接或扩散焊接彼此连接。堆叠被垂直于结平面切分为单个的VMJ转换器，其正面被抛光并涂有钝化层和抗反射层。因此，VMJ转换器是通过机械串联单结二极管而构成的，从而表现出电流元件的串联型连接特性输出电压等于由每一个PEC生成的电压之和，并且输出电流由构成堆叠的任一 PEC生成的最小电流确定。VMJ转换器的串联电阻等于构成堆叠的PEC的电阻之和。 经过准确的PEC选择，堆叠的特征在于FF 0. 8的高填充因数值，在理论上指示获得转换器低串联电阻的可能性。这种结构的收集因子并不取决于在λ = 340-1080nm范围内的入射辐射波长。UV区域内的高度载流子收集是通过在轻掺杂基区内而不是在重掺杂发射极内吸收UV辐射实现的。顶区域内的少数电荷载流子高度收集是由于电荷载流子的高基区寿命(A· L. Fahrenbruchλ R. H. BubeΛ Fundamentals of Solar Cells. Solar Energy Conversion (Academic Press、N· Y·、1983)、280 页 //Ε. G. Guk 等、Characteristics of silicon multijunction solar cells with vertical p_n junctions、FTP、1997、第31 卷、 第7期)。VMJ转换器内可行的元件布局使得能够部分切换与pn结的并联和串联连接。VMJ 转换器的缺点是与其低太阳能转换效率(约11% )不相符的高生产成本。因此，VMJ转换器尚未得到广泛应用。与本专利技术最接近的现有技术是由本申请专利技术人先前提出的一种平面多层多结转换器，由形成在公共P基体内的离散局部化的n++p+n+p......结构构成(参见PCT/RU2008/000490，优先权日为2007年8月1日)。这种转换器的局限性在于与切换每一块电池内的各层相关联以及将电池组合为并联电路的处理复杂性，需要采用一定的光刻步骤顺序。
技术实现思路
鉴于现有技术的解决方案中所固有的上述局限性，本专利技术的目标是提供高效的宽频带EMR转换器，在大范围的EMR波和从顶到UV及更低的强度下都具有高转换效率。根据本专利技术的第一方面，所述目标在电磁辐射转换器的光转换部分内实现，光转换部分包括彼此间形成同质结的层序列，所述序列包括多于一个的异型结。在下文中，术语“光转换部分”应被理解为电磁辐射转换器的一部分，其中响应于作用在转换器上的EMR而生成的电荷被促使分离。对具有递增深度的结(同质结)序列所做的说明是指结沿着从光转换部分表面开始的方向被依次设置在光转换部分的一定深度内，以使k个结(k > 1)形成的序列的深度Χ」” Xj2> Xj3> Xj4.....Xjk根据式Xjl < Xj2 < Xj3< Xj4 < ... <ΧΛ而彼此关联，其中Xu是给定序列中的最外侧结。如本文中以下关于转换器的光转换部分所用的术语“包括”应该是指除了所述序列以外，光转换部分还可以具有其他元件，特别是其他的层。术语“半导体层”应被理解为具有电子型 (η型)、空穴型(ρ型)或本征型(i型)导电性的半导体材料层。而且，正如相关领域中常用的那样，术语“同质结”(homogeneous junction)应被理解为在由相同半导体材料构成的区域之间的界面处具有不同导电性的结。相应地，术语 “异质结”(hterogeneous junctions)应被理解为在由不同的半导体材料构成的区域之间的结。术语“异型结”(anisotype)应被理解为在具有不同导电类型的区域(层)之间的界面处形成的结，而术语“同型结”应被理解为在具有相同导电类型的区域(层)之间的界面处形成的结。根据本专利技术的第二方面，所述目标在电磁辐射转换器的光转换部分内实现，光转换部分包括彼此间形成同质结的层的序列，所述序列包括多于一个异型结，并且具有相同导电类型的所述层中的至少一部分被切换。如本文中所用，术语“层本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：布罗尼亚·措伊，J·D·布迪谢夫斯基，
申请(专利权)人：布罗尼亚·措伊，
类型：发明
国别省市：
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