Однопереходный фотопреобразователь концентрированного излучения

(51) 01 31/06 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Предлагается однопереходный фотопреобразователь концентрированного излучения, включающий фотопреобразовательную структуру с р-п-переходом, фронтальным и тыльным омическими контактами и с равномерно распределенными по площади сквозными отверстиями, через которые фронтальный омический контакт соединен токопроводящими перемычками с фронтальной токосъемной шиной,расположенной под фотопреобразовательной структурой и связанной с ней с двух сторон герметичными прокладками и с тыльной токосъемной шиной электрически соединенной с тыльным омическим контактом,отличающийся тем, что тыльная токосъемная шина пространственно отделена от тыльного омического контакта и электрически связана с ним перемычками равномерно распределенными по площади фотопреобразователя.(72) Антощенко Владимир Степанович Лаврищев Олег Александрович(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный университет им. аль-Фараби Министерства образования Республики Казахстан(56) Предварительный патент РК 13085, кл. 01 31/06. 2003(54) ОДНОПЕРЕХОДНЫЙ ФОТОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОНЦЕНТРИРОВАННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ(57) Изобретение относится к полупроводниковым приборам, в частности, к фотопреобразователям и может быть использовано для преобразования солнечной энергии в электричество. 20350 Изобретение относится к полупроводниковым приборам, в частности, к фотопреобразователям и может быть использовано для преобразования солнечной энергии в электричество. Известен однопереходный фотопреобразователь состоящий из фотопреобразовательной структуры с металлизированными отверстиями, распределенными по ее поверхности, через которые фронтальная контактная сетка эмиттера соединена с фронтальным токосъемным электродом,расположенным на тыльной стороне фотопреобразователя и образующим с тыльным базовым токосъемным электродом два взаимопроникающих и электрически изолированных гребенчатых контакта. К недостаткам данного фотопреобразователя следует отнести высокое тепловое сопротивление,приводящее к повышению температуры и ухудшению выходных характеристик прибора (Е, ., ., ..1998,.479-1482). Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является однопереходный фотопреобразователь концентрированного излучения,включающий фотопреобразовательную структуру с р-п-переходом, фронтальным и тыльным омическими контактами и с равномерно распределенными по площади сквозными отверстиями, через которые фронтальный омический контакт соединен токопроводящими перемычками с фронтальной токосъемной шиной,расположенной под фотопреобразовательной структурой и связанной с ней с двух сторон герметичными прокладками,образуя сквозной канал для протекания теплоносителя через открытые стороны, а тыльная токосъемная шина электрически соединена с тыльным омическим контактом. (Предварительный патент РК 13085, 01 31/06, 2003). Недостатком данной конструкции является высокое тепловое сопротивление фотопреобразовательной структуры (3-5 С / Вт),обусловленное наличием относительно толстого тыльного токосъемного электрода, непосредственно примыкающего к фотопреобразовательной структуре. Вследствие этого температура фотопреобразовательной структуры превышает температуру теплоносителя и эта разница возрастает с ростом степени концентрации солнечного излучения, что приводит к ухудшению рабочих характеристик фотопреобразователя. Задачей изобретения является разработка однопереходного фотопреобразователя концентрированного излучения с улучшенным теплоотводом. Задача решается тем, что в однопереходном фотопреобразователе концентрированного излучения,включающем фотопреобразовательную структуру с р-п-переходом, фронтальным и тыльным омическими контактами и с равномерно распределенными по площади сквозными отверстиями, через которые 2 фронтальный омический контакт соединен токопроводящими перемычками с фронтальной токосъемной шиной,расположенной под фотопреобразовательной структурой и связанной с ней с двух сторон герметичными прокладками, а тыльная токосъемная шина электрически соединена с тыльным омическим контактом, тыльная токосъемная шина пространственно отделена от тыльного омического контакта и электрически связана с ним перемычками равномерно распределенными по площади фотопреобразователя. Проведенные патентно-информационные исследования показали, что во всех известных однопереходных фотопреобразователях тыльный омический контакт непосредственно примыкает к тыльному токосъемному электроду. Преимуществом предлагаемого однопереходного фотопреобразователя по сравнению с прототипом является то, что введение в конструкцию распределенных по площади перемычек,электрически соединяющих тыльный омический контакт с тыльным токосъемным электродом позволяет пространственно разнести тыльную токосъемную шину и тыльный омический контакт и осуществить протекание теплоносителя непосредственно у тыльной стороны фотопреобразователя, что уменьшает его тепловое сопротивление и рабочую температуру. На фиг. 1 приведена схема однопереходного фотопреобразователя концентрированного излучения, а на фиг. 2- вариант фронтальной контактной сетки с токоотводящими перемычками. Фотопреобразователь состоит из однопереходной фотопреобразовательной структуры со слоями эмиттера 1 и базы 2, тыльного сплошного контакта 3, фронтальной контактной сетки 4,токосъемных электродов базы 5 и эмиттера 6,расположенных на диэлектрическом основании 7,токопроводящих перемычек, соединяющих тыльный контакт 3 и фронтальную сетку 4 соответственно с токосъемными электродами 5 и 6 расположенными на диэлектрическом основании 7. Токопроводящие перемычки эмиттера пропущены через отверстия 8,выполненные в фотопреобразовательной структуре. Диэлектрическое основание 7 связано с фотопреобразовательной структурой по двум сторонам диэлектрическими прокладками 11 и образуюя сквозной канал для протекания теплоносителя через открытые стороны. Фотопреобразователь работает следующим образом. Фотогенерированные носители тока разделяются р-п-переходом и создают разность потенциалов на токосъемных шинах 5 и 6. При подключении нагрузки в ней выделяется электрическая мощность. Не преобразованная в электричество часть энергии в основном выделяется в виде тепла, приводя к нагреву фотопреобразовательной структуры. Для снижения нагрева в фотопреобразователе циркулирует жидкий теплоноситель, контактируя непосредственно с фотопреобразовательной структурой улучшая теплопередачу по сравнению с прототипом. 20350 Испытание работоспособности предлагаемой конструкции проводилось с использованием стандартной кремниевой фотопреобразовательной структуры размером 1824 мм 2. В качестве теплоносителя использовалась дистиллированная вода, которая протекала в системе охлаждения фотопреобразователя со скоростью 0,5 см 3/сек. При использовании линзы Френеля с геометрическим коэффициентом концентрации 40 фотопреобразователь показал следующие параметры ток короткого замыкания 4.3 А, напряжение холостого хода 0.64 В и коэффициент заполнения нагрузочной характеристики 0,51. В течение 20 минут испытаний не наблюдалось заметного дрейфа эдс холостого хода и фототока,а температура фотопреобразовательной структуры оставалась практически постоянной равной 26 С. Через 10 с после прекращения подачи воды измеряемая хромель-алюмелевой термопарой температура фотопреобразователя поднялась до 90 С. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Однопереходный фотопреобразователь концентрированного излучения,включающий фотопреобразовательную структуру с р-п переходом, фронтальным и тыльным омическими контактами и с равномерно распределенными по площади сквозными отверстиями, через которые фронтальный омический контакт соединен токопроводящими перемычками с фронтальной токосъемной шиной,расположенной под фотопреобразовательной структурой и связанной с ней с двух сторон герметичными прокладками и с тыльной токосъемной шиной,электрически соединенной с тыльным омическим контактом,отличающийся тем, что тыльная токосъемная шина пространственно отделена от тыльного омического контакта и электрически связана с ним перемычками, равномерно распределенными по площади фотопреобразователя.