RU2608302C1 - Design of monolithic silicon photoelectric converter and its manufacturing method - Google Patents

Design of monolithic silicon photoelectric converter and its manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
RU2608302C1
RU2608302C1 RU2015145430A RU2015145430A RU2608302C1 RU 2608302 C1 RU2608302 C1 RU 2608302C1 RU 2015145430 A RU2015145430 A RU 2015145430A RU 2015145430 A RU2015145430 A RU 2015145430A RU 2608302 C1 RU2608302 C1 RU 2608302C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
horizontal
junction
junctions
anode
cathode
Prior art date
Application number
RU2015145430A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Александрович Леготин
Виктор Николаевич Мурашев
Андрей Андреевич Краснов
Ксения Андреевна Кузьмина
Сергей Иванович Диденко
Юлия Константиновна Омельченко
Виталий Васильевич Старков
Дмитрий Сергеевич Ельников
Марина Николаевна Орлова
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
Priority to RU2015145430A priority Critical patent/RU2608302C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2608302C1 publication Critical patent/RU2608302C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

FIELD: batteries.
SUBSTANCE: invention relates to multijunction photoelectric converters (PEC) used in solar batteries and photodetectors of space and other purposes. Monolithic silicon photoelectric converter contains diode cells accommodating perpendicular to the horizontal light-receiving surface vertical p-n junctions and located in the diode cells in parallel to the light-receiving surface horizontal n+-p-(p+-n-) junctions, herewith all the diode cells are connected in series into a single structure with metal cathode and anode electrodes, wherein each diode cell (and their vertical p-n junctions) is isolated from adjacent on the four sides, from the side – with a dielectric layer, from the bottom – with an additional horizontal p-n junction formed by a silicon substrate of p-(n-) type of conductivity and with a lower horizontal n+(p+) layer of p-n junction, herewith the upper horizontal surface of the diode cells carries an upper horizontal p-n-junction, onto n+(p+) layers of which there are respectively the cathode (anode) electrode, and onto the p+(n+) layer - the anode (cathode) electrode. Also proposed is a method of forming a monolithic silicon photoelectric converter.
EFFECT: technical result is higher efficiency factor, radiation resistance and manufacturability of multijunction converters.
3 cl, 6 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к области фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) применяемых в качестве приемников оптических излучений и солнечных батарей космического назначения.The present invention relates to the field of photoelectric converters (PECs) used as receivers of optical radiation and solar cells for space purposes.

Известны «традиционная» однопереходная (ОП) конструкция ФЭП с перпендикулярно расположенным к направлению потока светового излучения светопринимающей поверхности p+-n--n+ (p+-p--n+) перехода - горизонтальной диодной ячейки (ДЯ), на поверхности которого расположено светопросветляющее покрытие (фиг. 1а, б). Такие ФЭП имеют невысокий коэффициент полезного действия (КПД), около 14%, и не позволяют получить высокое значение выходного напряжения более 0,6 B, что ограничивает область их применения в солнечных батареях с концентраторами излучения [1. Зи С. Физика полупроводниковых приборов. 1972 г.].The "traditional" single-junction (OP) PEC design with perpendicular to the direction of the light radiation flux of the light receiving surface p + -n - -n + (p + -p - -n + ) junction is known - a horizontal diode cell (DJ), on the surface of which a light-brightening coating is located (Fig. 1a, b). Such solar cells have a low efficiency (efficiency), about 14%, and do not allow to obtain a high value of the output voltage of more than 0.6 V, which limits the scope of their application in solar cells with radiation concentrators [1. Zi S. Physics of semiconductor devices. 1972].

Известна конструкция (фиг. 2) многопереходного (МП) кремниевого монокристаллического ФЭП, содержащая диодные ячейки (ДЯ) с размещенными на их светопринимающей поверхности светопросветляющего покрытия и с расположенными в них одиночными p+-n--n+ (p+-p--n+) переходами, в направлении, перпендикулярном светопринимающей поверхности, соединенными в единую конструкцию металлическими анодными и катодными электродами [2. Патент РФ №2127472, опубл. 03.10.1999; 3. Е.Г. Тук и др. Характеристики кремниевого многопереходного солнечного элемента с вертикальными p-n-переходами. Ж-л. Физика и техника полупроводников. 1997 г. Т. 31, №7, с. 855-858].A known design (Fig. 2) of a multi-junction (MF) silicon single-crystal photomultiplier tube containing diode cells (DJ) with a light-brightening coating placed on their light-receiving surface and with single p + -n - -n + (p + -p - -) located therein n + ) transitions, in the direction perpendicular to the light-receiving surface, connected into a single structure by metal anode and cathode electrodes [2. RF patent №2127472, publ. 10/03/1999; 3. E.G. Tuk et al. Characteristics of a silicon multi-junction solar cell with vertical pn junctions. Fr. Physics and technology of semiconductors. 1997 T. 31, No. 7, p. 855-858].

Такой ФЭП обладают невысоким КПД, (менее 12%), поскольку имеет относительно небольшой объем области пространственного заряда (ОПЗ) p-n-перехода, примыкающего к фоточувствительной поверхности ФЭП.Such PECs have a low efficiency (less than 12%), since they have a relatively small volume of the space charge region (SCR) of the pn junction adjacent to the photosensitive surface of the PEC.

Известна, взятая за прототип (фиг. 3), конструкция МП кремниевого монокристаллического ФЭП, содержащая диодные ячейки с расположенными в них, перпендикулярно горизонтальной (перпендикулярно к направлению света) светопринимающей поверхности, вертикальных p+-p--p+ (p+-n--n+) переходов и расположенными в солнечных элементах параллельно к светопринимающей поверхности горизонтальных n-p- (p+-n-) переходов, все переходы соединены в единую конструкцию (электрическую схему) металлическими катодными и анодными электродами, расположенными соответственно на боковых поверхностях областей - n+ (p+) типа перпендикулярных одиночных n+-p--p+ (p+-n--n+) переходов [4. Мурашев В.Н и др. «Полупроводниковый фотопреобразователь и способ его изготовления», Патент РФ №2377695 от 27.12.2009].Known, taken as a prototype (Fig. 3), the design of an MF silicon single-crystal photomultiplier, containing diode cells with located in them, perpendicular to the horizontal (perpendicular to the direction of light) of the light-receiving surface, vertical p + -p - -p + (p + -n - -n +) junctions and solar cells arranged in parallel to the light-receiving surface of the horizontal n - p - (p + -n -) transitions, all transitions are joined into a unitary structure (diagram) metal cathode and anode electrodes disposed respectively governmental domains on the lateral surfaces - n + (p +) type perpendicular single n + -p - -p + (p + -n - -n +) junctions [4. Murashev V.N. et al. “Semiconductor photoconverter and method for its manufacture”, RF Patent No. 2377695 dated 12/27/2009].

Способ ее изготовления, включающийA method for its manufacture, including

- формирование на поверхности пластин из монокристаллического кремния вертикальных одиночных p+-n--n+ (p+-p--n+) переходов, металлизацию поверхности пластин, сборки пластин в столбик с прокладками из алюминиевой фольги, сплавления в вакуумной печи, резанья столбика на структуры, формирование горизонтальных p+-n+ переходов, присоединения токовыводящих контактов и нанесение диэлектрического светопросветляющего покрытия.- the formation of vertical single p + -n - -n + (p + -p - -n + ) junctions on the surface of single-crystal silicon wafers, metallization of the wafer surface, assembly of wafers into a column with gaskets made of aluminum foil, alloying in a vacuum furnace, cutting a column on the structures, the formation of horizontal p + -n + junctions, the connection of current-carrying contacts and the application of a dielectric light-brightening coating.

Недостатками конструкции прототипа также является низкая радиационная стойкость, ограничение величины КПД фотопреобразователя, связанные с превышением планарных размеров ячеек диффузионной длины неосновных носителей заряда, а также технологическая проблемы, связанные с «ручной» сборкой стопки пластин, ее механической резки и шлифовки поверхности.The disadvantages of the prototype design are also low radiation resistance, a limitation of the efficiency of the photoconverter associated with exceeding the planar cell sizes of the diffusion length of minority charge carriers, as well as technological problems associated with the “manual” assembly of a stack of plates, its mechanical cutting and grinding of the surface.

Целями изобретения является повышение радиационной стойкости и КПД фотопреобразователя и упрощение технологии его изготовления.The objectives of the invention is to increase the radiation resistance and efficiency of the photoconverter and simplify the technology of its manufacture.

Первая и вторая цели достигаются путем создания «монолитной» конструкции ФП, в которой каждая диодная ячейка (и их вертикальные p-n-переходы) изолирована от соседних сбоку - слоем диэлектрика, снизу - дополнительным горизонтальным p-n-переходом, образованным подложкой p- (n-) типа проводимости и нижним горизонтальным n+ (p+) слоем p-n-перехода, на горизонтальной верхней поверхности ячейки расположен верхний горизонтальный p-n-переход, на n+ (p+) слое которого расположен электрод катода (анода), а на p+ (n+) слое - электрод анода (катода), электроды анодов и катодов соседних ячеек последовательно соединены между собой.The first and second goals are achieved by creating a “monolithic” FP design in which each diode cell (and their vertical pn junctions) is isolated from the neighboring ones from the side by a dielectric layer, and from below by an additional horizontal pn junction formed by the p - (n - ) substrate of the conductivity type and the lower horizontal n + (p + ) pn junction layer, the upper horizontal pn junction is located on the horizontal upper surface of the cell, the cathode (anode) electrode is located on the n + (p + ) layer, and p + (n + ) layer - anode (cathode) electrode, anode electrodes in and cathodes of adjacent cells are connected in series.

При этом планарные размеры диодных ячеек много меньше диффузионной длины неосновных носителей тока, а вертикальные превышают величину глубины поглощения оптического спектра излучения (40 мкм).In this case, the planar dimensions of the diode cells are much smaller than the diffusion length of minority current carriers, and the vertical ones exceed the absorption depth of the optical radiation spectrum (40 μm).

Третья цель достигается путем применения технологии ФЭП, исключающей механическую сборку и резку кремниевых пластин, состоящей в формировании на поверхности подложки p- (n-) типа слоя n+ (p+) типа нижнего горизонтального p-n-перехода, наращивания эпитаксиального слоя и формирования путем проведения первой и второй фотолитографий на его поверхности n+ (p+) слоев верхнего горизонтального p-n-перехода, формирования рельефа путем проведения третьей фотолитографии и травления щелей в кремнии на глубину, превышающую глубину залегания нижнего горизонтального p-n-перехода, формирования вертикальных p-n-переходов путем проведения диффузии донорной (акцепторной) примеси в поверхность щелей, термического окисления поверхности щелей, осаждения на поверхность пластины диэлектрического светопросветляющего покрытия, формирования четвертой фотолитографией контактных окон, осаждения металла и формирования пятой фотолитографией последовательно соединенных между собой электродов анода и катода ячеек фотопреобразователя.The third goal is achieved through the use of photomultiplier technology, which excludes the mechanical assembly and cutting of silicon wafers, which consists in the formation of a p - (n - ) layer type n + (p + ) layer type on the substrate surface, such as the lower horizontal pn junction, epitaxial layer growth and formation by a first and a second photolithography on the surface of n + (p +) layers of the upper horizontal pn-junction, patterning through photolithography and etching of the third slits in silicon at a depth greater than the depth of the lower hot the pn junction, the formation of vertical pn junctions by diffusion of the donor (acceptor) impurity into the surface of the gaps, thermal oxidation of the surface of the gaps, deposition of a dielectric light-coating coating on the surface of the plate, formation of contact windows by fourth photolithography, metal deposition and the formation of fifth photolithography connected in series between electrodes of the anode and cathode of the cells of the photoconverter.

Конструкция и топология (вид сверху) монолитного кремниевого фотоэлектрического преобразователя показаны соответственно на фиг. 4,.б, который согласно изобретению содержит полупроводниковую подложку 1 p (n) типа, на поверхности которой расположены диодные ячейки 2, на верхней поверхности каждой диодной ячейки расположено светопросветляющее покрытие 3, оно расположено на поверхности верхнего горизонтального p-n-перехода, на области n (p+) 5 которого расположен электрод катода (анода) 6, а на области p+ (n+) которого расположен электрод анода (катода) 7, электроды катодов 6 и анодов 7 соседних ячеек последовательно соединены металлическими проводниками 8, на нижней поверхности диодных ячеек расположена n+ (p+) область нижнего горизонтального p-n-перехода 9, образующая p-n-переход с подложкой 1 p (n) типа проводимости и слаболегированной областью p- (n-) 10, расположенной в объеме диодной ячейки, при этом область 10 образует с четырьмя областями n+ (p+) типа 11, расположенными на ее боковых поверхностях, вертикальные p-n-переходы, диодные ячейки ФЭП изолированы друг от друга с четырех боковых сторон слоем диэлектрика 12.The design and topology (top view) of a monolithic silicon photovoltaic converter are shown respectively in FIG. 4b, which according to the invention contains a semiconductor substrate 1 p (n) type, on the surface of which diode cells 2 are located, a light-brightening coating 3 is located on the upper surface of each diode cell, it is located on the surface of the upper horizontal pn junction, on region n (p + ) 5 of which the electrode of the cathode (anode) 6 is located, and on the region p + (n + ) of which the electrode of the anode (cathode) 7 is located, the electrodes of the cathodes 6 and anodes 7 of adjacent cells are connected in series by metal conductors 8, on the lower surface diode cells there is an n + (p + ) region of the lower horizontal pn junction 9, which forms a pn junction with a p 1 (p) type substrate 1 and a lightly doped p - (n - ) 10 region located in the volume of the diode cell, while 10 forms, with four n + (p + ) regions of type 11 located on its lateral surfaces, vertical pn junctions, PEC diode cells are isolated from each other on four lateral sides by a dielectric layer 12.

Технология изготовления. (Пример реализации) ФЭП, согласно изобретению, может быть изготовлен по относительно простой технологии, показанной на фиг. 5а, б, в, г, которая состоит в следующем:Manufacturing technology. (Implementation Example) The photomultiplier according to the invention can be manufactured using the relatively simple technology shown in FIG. 5a, b, c, d, which consists in the following:

а) в пластинах p--типа КДБ 1 Ом⋅см проводят диффузию сурьмы при температуре T=1100°C в течение времени t=1 час, затем выращивают эпитаксиальный слой p-типа толщиной 20-40 мкм;a) antimony is diffused at a temperature of T = 1100 ° C for t = 1 hour in p - type KDB type 1 KDB plates, then a p-type epitaxial layer 20-40 μm thick is grown;

б) формируют путем проведения первой фотолитографии и ионного легирования фосфора дозой Д=500 мкКл n+-область верхнего горизонтального p-n-перехода, затем проводят вторую фотолитографию формируют ионным легированием дозой Д=500 мкКл p+-верхнего горизонтального p-n-перехода, удаляют фоторезист и проводят термический отжиг радиационных дефектов при температуре Т=950°C в течение времени t=40 минут;b) the n + region of the upper horizontal pn junction is formed by first photolithography and ion doping of phosphorus with a dose of D = 500 μC, the second photolithography is formed by ion doping with a dose of D = 500 μC p + of the upper horizontal pn junction, the photoresist is removed, and conduct thermal annealing of radiation defects at a temperature of T = 950 ° C for a time t = 40 minutes;

в) формируют рельеф поверхности на глубину превышающую глубину залегания нижнего горизонтального p-n-перехода - путем проведения третьей фотолитографии и плазмохимического травления щелей (решетки) в эпитаксиальном слое и кремнии. Затем формируют вертикальные p-n-переходы путем проведения диффузии фосфора T=850°C в течение t=30 минут в поверхность щелей. Проводят термическое окисление поверхности щелей, при температуре T=850°C в течение 20 минут в атмосфере сухого кислорода - O2), осаждают на поверхность пластины диэлектрическое светопросветляющее покрытие и формируют четвертой фотолитографией контактные окна, осаждают алюминий и формируют пятой фотолитографией последовательное соединение между собой электродов анода и катода диодных ячеек фотопреобразователя.c) form a surface relief to a depth exceeding the depth of the lower horizontal pn junction — by means of a third photolithography and plasma-chemical etching of the gaps (lattice) in the epitaxial layer and silicon. Then, vertical pn junctions are formed by diffusing phosphorus T = 850 ° C for t = 30 minutes into the surface of the slits. Thermal oxidation of the surface of the slits is carried out, at a temperature of T = 850 ° C for 20 minutes in an atmosphere of dry oxygen (O 2 ), a dielectric light-coating is deposited on the surface of the plate and contact windows are formed by fourth photolithography, aluminum is deposited and fifth series lithography is formed by the fifth photolithography electrodes of the anode and cathode of the diode cells of the photoconverter.

Следует отметить, что с целью дальнейшего упрощения технологии области n+-типа вертикальных p-n-переходов могут быть инверсионными слоями образованными положительным зарядом в оксиде щелей в результате облучения фотопреобразователя, например потоком ионизирующей радиации от изотопа кобальт-60 дозой свыше 1,0 Мрад.It should be noted that, in order to further simplify the technology, the regions of the n + type of vertical pn junctions can be inversion layers formed by a positive charge in the gap oxide as a result of irradiation of the photoconverter, for example, a stream of ionizing radiation from a cobalt-60 isotope with a dose of more than 1.0 Mrad.

Электрическая эквивалентная схема предлагаемого ФЭП. показанная на рис. 6 отличается от известных наличием, изолирующих диодов - Dиз.The electrical equivalent circuit of the proposed solar cells. shown in fig. 6 differs from the known ones by the presence of isolating diodes - D from .

Здесь обозначены:Indicated here:

- Dяч – диоды, образованные p-n-переходами диодных ячеек;- D cells — diodes formed by pn junctions of diode cells;

- Dиз – диоды, образованные изолирующими p-n-переходами нижний n+ (p+) горизонтальный слой -p+ (n+) подложка- D of - diodes formed by insulating pn junctions lower n + (p + ) horizontal layer -p + (n + ) substrate

Технические преимущества изобретения.Technical advantages of the invention.

Как видно из фиг. 3, 4 и 5, ширина диодной ячейки (ее один из размеров по горизонтали, равный расстоянию между щелями) может быть весьма малой, т.е. 10 мкм и менее, что существенно меньше диффузионной длины неосновных носителей тока. Это позволяет собирать практически все носители заряда, генерируемые в дали (середине) p-области. Данное обстоятельство соответственно приводит к большему КПД ФЭП, его малой чувствительности к радиации уменьшающей время жизни и диффузионной длины неосновных носителей заряда. Вторым фактором является высокое качество поверхности на границе раздела кремний проводник по сравнению в предлагаемой конструкции качеством поверхности границы раздела кремний-металл в прототипе, приводящее к увеличению рекомбинации носителей тока и соответственно КПД ФЭП.As can be seen from FIG. 3, 4 and 5, the width of the diode cell (its one of the horizontal dimensions equal to the distance between the slits) can be very small, i.e. 10 μm or less, which is significantly less than the diffusion length of minority current carriers. This allows you to collect almost all charge carriers generated in the distance (middle) of the p-region. This circumstance, respectively, leads to a higher efficiency of the photomultiplier, its low sensitivity to radiation, which reduces the lifetime and diffusion length of minority charge carriers. The second factor is the high quality of the surface at the silicon conductor interface compared to the quality of the silicon-metal interface in the prototype, which leads to an increase in the recombination of current carriers and, accordingly, the photomultiplier efficiency.

Преимущества по технологии изготовления заключаются в отсутствии необходимости механической резки пластин, сборки и сплавления их в стопку, а затем механической полировки их поверхности.The advantages in manufacturing technology are that there is no need for mechanical cutting of the plates, assembly and fusion of them into a stack, and then mechanical polishing of their surface.

Несмотря на несколько более высокую стоимость, по сравнению с традиционными планарными батареями, монолитные ФЭП вполне конкурентоспособны и перспективны, учитывая их высокий КПД, высокую радиационную стойкость и соответственно возможность их работы с концентраторами излучения.Despite a slightly higher cost, compared to traditional planar batteries, monolithic solar cells are quite competitive and promising, given their high efficiency, high radiation resistance and, accordingly, the possibility of their work with radiation concentrators.

Claims (3)

1. Конструкция монолитного кремниевого фотоэлектрического преобразователя, содержащая диодные ячейки с расположенными в них перпендикулярно горизонтальной светопринимающей поверхности, вертикальные p-n-переходы и расположенными в диодных ячейках, параллельно к светопринимающей поверхности, горизонтальные n+-p-(p+-n-) переходы, причем все диодные ячейки последовательно соединены в единую конструкцию металлическими катодными и анодными электродами, отличающаяся тем, что каждая диодная ячейка (и их вертикальные p-n-переходы) изолирована от соседних с четырех сторон, сбоку - слоем диэлектрика, снизу - дополнительным горизонтальным p-n-переходом, образованным кремниевой подложкой p- (n-) типа проводимости и нижним горизонтальным n+ (p+) слоем p-n-перехода, причем на верхней горизонтальной поверхности диодной ячейки расположен верхний горизонтальный p-n-переход, на n+ (p+) слоях которого соответственно расположены электрод катода (анода), а на p+ (n+) слое - электрод анода (катода).1. The design of a monolithic silicon photoelectric converter, containing diode cells with perpendicular to the horizontal light receiving surface, vertical pn junctions and located in diode cells, parallel to the light receiving surface, horizontal n + -p - (p + -n - ) junctions, moreover, all diode cells are connected in series into a single structure by metal cathode and anode electrodes, characterized in that each diode cell (and their vertical pn junctions) are isolated m adjacent to four sides of side - dielectric layer, the bottom - additional horizontal pn-junction formed by the silicon substrate p - (n -) conductivity type and lower horizontal n + (p +) layer pn-junction, wherein on the upper horizontal surface of the diode the cell is the upper horizontal pn junction, on the n + (p + ) layers of which the cathode (anode) electrode is respectively located, and on the p + (n + ) layer is the anode (cathode) electrode. 2. Способ изготовления конструкции, включающий формирование на поверхности пластины из монокристаллического кремния вертикальных и горизонтальных p-n-переходов, металлизацию поверхности пластины, отличающийся тем, что на поверхности кремниевой пластины-(подложки) p- (n-) типа формируют слой n+ (p+) типа проводимости нижнего горизонтального p-n-перехода, затем наращивают эпитаксиальный слой, и формируют путем проведения первой и второй фотолитографии на его поверхности n+ (p+) слои верхнего горизонтального p-n-перехода, затем формируют рельеф путем проведения третьей фотолитографии и травления щелей в кремнии на глубину, превышающую глубину залегания нижнего горизонтального p-n-перехода, затем формируют вертикальные p-n-переходы путем проведения диффузии донорной (акцепторной) примеси в поверхность щелей, проводят термическое окисление поверхности щелей, осаждают на поверхность пластины диэлектрическое светопросветляющее покрытие, формируют четвертой фотолитографией контактные окна, осаждают металл и формируют пятой фотолитографией последовательное соединение между собой электродов анода и катода диодных ячеек фотопреобразователя.2. A method of manufacturing a structure, including the formation of vertical and horizontal pn junctions on the surface of a single crystal silicon wafer, metallization of the wafer surface, characterized in that an n + (p) layer is formed on the surface of the silicon wafer - (substrate) p - (n - ) type + ) of the type of conductivity of the lower horizontal pn junction, then the epitaxial layer is built up, and n + (p + ) layers of the upper horizontal pn junction are formed on the surface by the first and second photolithography, then form Then, by performing the third photolithography and etching the gaps in silicon to a depth exceeding the depth of the lower horizontal pn junction, vertical pn junctions are then formed by diffusion of the donor (acceptor) impurity into the gap surface, thermal oxidation of the gap surface is carried out, and the dielectric is deposited onto the plate surface light-brightening coating, contact windows are formed by fourth photolithography, the metal is deposited and the fifth connection is formed by fifth photolithography among themselves electrodes of the anode and cathode of the diode cells of the photoconverter. 3. Способ изготовления по п. 2, отличающийся тем, что области n+-типа вертикальных p-n-переходов являются инверсионными слоями, образованными положительным зарядом в оксиде щелей в результате облучения фотопреобразователя потоком ионизирующей радиации.3. A manufacturing method according to claim 2, characterized in that the n + -type regions of the vertical pn junctions are inversion layers formed by a positive charge in the gap oxide as a result of irradiation of the photoconverter with a stream of ionizing radiation.
RU2015145430A 2015-10-22 2015-10-22 Design of monolithic silicon photoelectric converter and its manufacturing method RU2608302C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015145430A RU2608302C1 (en) 2015-10-22 2015-10-22 Design of monolithic silicon photoelectric converter and its manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015145430A RU2608302C1 (en) 2015-10-22 2015-10-22 Design of monolithic silicon photoelectric converter and its manufacturing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2608302C1 true RU2608302C1 (en) 2017-01-17

Family

ID=58455900

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015145430A RU2608302C1 (en) 2015-10-22 2015-10-22 Design of monolithic silicon photoelectric converter and its manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2608302C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117080284A (en) * 2023-08-17 2023-11-17 中山大学 Divided triple-well type on-chip solar cell and division optimization method thereof
RU223705U1 (en) * 2023-08-04 2024-02-29 Акционерное общество "ГРУППА КРЕМНИЙ ЭЛ" SILICON STRUCTURE WITH DIELECTRIC INSULATION

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2127472C1 (en) * 1996-03-28 1999-03-10 Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Method for production of semiconductor photodetector
RU2377695C1 (en) * 2008-07-28 2009-12-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский Электротехнический институт им. В.И. Ленина" (ФГУП ВЭИ) Semiconductor photoconverter and method of making said converter
US20100037943A1 (en) * 2008-08-14 2010-02-18 Sater Bernard L Vertical multijunction cell with textured surface
RU2453013C1 (en) * 2011-01-19 2012-06-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский Электротехнический институт им. В.И. Ленина" (ФГУП ВЭИ) Photoconverter
RU2502156C1 (en) * 2012-07-20 2013-12-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Comb type silicon photoelectric converter and method for production thereof

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2127472C1 (en) * 1996-03-28 1999-03-10 Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Method for production of semiconductor photodetector
RU2377695C1 (en) * 2008-07-28 2009-12-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский Электротехнический институт им. В.И. Ленина" (ФГУП ВЭИ) Semiconductor photoconverter and method of making said converter
US20100037943A1 (en) * 2008-08-14 2010-02-18 Sater Bernard L Vertical multijunction cell with textured surface
RU2453013C1 (en) * 2011-01-19 2012-06-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский Электротехнический институт им. В.И. Ленина" (ФГУП ВЭИ) Photoconverter
RU2502156C1 (en) * 2012-07-20 2013-12-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Comb type silicon photoelectric converter and method for production thereof

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU223705U1 (en) * 2023-08-04 2024-02-29 Акционерное общество "ГРУППА КРЕМНИЙ ЭЛ" SILICON STRUCTURE WITH DIELECTRIC INSULATION
CN117080284A (en) * 2023-08-17 2023-11-17 中山大学 Divided triple-well type on-chip solar cell and division optimization method thereof
RU2815653C1 (en) * 2023-11-13 2024-03-19 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН) Method of forming solar battery cell

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4110122A (en) High-intensity, solid-state-solar cell device
KR101613843B1 (en) Solar cell and method for manufacturing the same
US4330680A (en) Integrated series-connected solar cell
US4283589A (en) High-intensity, solid-state solar cell
US3433677A (en) Flexible sheet thin-film photovoltaic generator
KR20140027047A (en) Photovoltaic device and module with improved passivation and a method of manufacturing
JP2009164544A (en) Passivation layer structure of solar cell, and fabricating method thereof
KR20160084261A (en) Solar cell and manufacturing method thereof
RU2539109C1 (en) Multijunction silicone monocrystalline converter of optic and radiation emissions
KR20140126819A (en) Solar cell
KR102148427B1 (en) Photoelectric device and the manufacturing method thereof
JP5667280B2 (en) Solar cell and manufacturing method thereof
JP7168800B1 (en) Solar cells and photovoltaic modules
KR102547804B1 (en) Bifacial silicon solar cell and method for manufacturing the same
RU2377695C1 (en) Semiconductor photoconverter and method of making said converter
EA013788B1 (en) Photoconverter
RU2608302C1 (en) Design of monolithic silicon photoelectric converter and its manufacturing method
US8697986B2 (en) Photovoltaic device with double-junction
RU2502156C1 (en) Comb type silicon photoelectric converter and method for production thereof
KR20120129013A (en) Back contact solar cell and method for fabricating the same
KR20120004174A (en) Back contact type solar cell and method of fabricating the same
KR101198438B1 (en) Bifacial Photovoltaic Localized Emitter Solar Cell and Method for Manufacturing Thereof
KR101198430B1 (en) Bifacial Photovoltaic Localized Emitter Solar Cell and Method for Manufacturing Thereof
KR20140140200A (en) Solar cell and method for manufacturing the same
KR101181625B1 (en) Localized Emitter Solar Cell and Method for Manufacturing Thereof