DE2729322A1

DE2729322A1 - RADIATION-SENSITIVE DEVICE

Info

Publication number: DE2729322A1
Application number: DE19772729322
Authority: DE
Inventors: Derek Hubert Mash
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1976-07-06
Filing date: 1977-06-29
Publication date: 1978-01-12
Also published as: FR2395608B1; GB1528527A; FR2395608A1

Description

D.H. Mash - 23 FlD.H. Mash - 23 bottles

Strahlungsempfindliche VorrichtungRadiation sensitive device

Die Priorität der Anmeldung Nr. 27981/76 vom 6. 7. 1976 in Großbritannien wird beansprucht.The priority of application No. 27981/76 dated July 6, 1976 in Great Britain is claimed.

Die Erfindung beschäftigt sich mit Solarzellenanordnungen.The invention is concerned with solar cell arrangements.

Zur Herstellung von sehr wirksamen Solarzellen kann Galliumarsenid verwendet werden, insbesondere, falls dieses wit einer dünnen epitaxialen Schicht aus Galliumaluminiumarnenid auf seiner oberen (d. h. dem einfallenden Licht zugewandten) Seite versehen ist. Viel seines Wertes beruht auf der Tatsache, daß sich seine elektrische Ausgangsleistung bei großen Beleuchtungsstärken nicht sättigt und es bei hohen Temperaturen funktionsfähig bleibt, da es einen relativ großen Bandabstand aufweist. Diese beiden Eigenschaften machen es geeignet zur Verwendung in Verbindung mit Sonnenlichtsammlern (beispielsweise Linsen oder Spiegel). Es gibt jedoch eine theoretische obere Wirkungsgrenze, die dadurch gesetzt ist, daß es nicht mehr auf Wellenlängen größer als etwa 0,9 μΐη anspricht, da das Maß seines Bandabstandes es für größere Wellenlängen durchlässig macht. In einem typischen Sonnenlichtspektrum (Sonne'in einer Höhe von 30 °) befindet sich nur etwa 1/3 dieser Energie im Bereich von 0,6 μΐη bis 0,9 μπι, den Galliumarsenid ausnutzen kann, während ein weiteres 1/3 auf größere Wellenlängen entfällt. Aus Silicium, Germanium oder anderen Materialien gefertigte Solarzellen sprechen zwar auf diesen Infrarotanteil an, leiden jedoch unter Sättigung bei großen Intensitäten und unter schlechten Eigenschaften beiGallium arsenide can be used to produce very effective solar cells, especially if this is provided with a thin epitaxial layer of gallium aluminum arnenide on its upper side (ie facing the incident light). Much of its value stems from the fact that its electrical output does not saturate at high illuminance levels and it remains functional at high temperatures because of its relatively large band gap. These two properties make it suitable for use in conjunction with sunlight collectors (e.g. lenses or mirrors). However, there is a theoretical upper limit of effectiveness, which is set by the fact that it no longer responds to wavelengths greater than about 0.9 μΐη, since the extent of its band gap makes it transparent to larger wavelengths. In a typical sunlight spectrum (sun at a height of 30 °) there is only about 1/3 of this energy in the range from 0.6 μm to 0.9 μm, which gallium arsenide can utilize, while another 1/3 is at longer wavelengths not applicable. Solar cells made of silicon, germanium or other materials respond to this infrared component, but suffer from saturation at high intensities and poor properties

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hohen Temperaturen. Aufgabe der Erfindung ist eine Anordnung aus Galliumarsenid-, Silicium- oder Germanium-Solarzeilen, die es gestattet, die vorstehend erwähnten Nachteile zu beheben und den Wirkungsgrad der Energieausbeute des Sonnenlichtes oder anderen einfallenden Strahlen zu verbessern.high temperatures. The object of the invention is an arrangement from gallium arsenide, silicon or germanium solar cells, which allows the disadvantages mentioned above to be remedied and to improve the efficiency of the energy yield of sunlight or other incident rays.

Diese Aufgabe wird bei. einer strahlungsempfindlichen Vorrichtung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Anordnung gelöst.This task is carried out at. a radiation-sensitive device solved by the specified in the characterizing part of claim 1 arrangement.

Die Erfindung und ihre Vorteile werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, die die bevorzugte Ausführungsform einer strahlüngsempfindlichen Vorrichtung mit einer ersten und einer zweiten Solarzelle zeigt.The invention and its advantages are explained below with reference to the drawing, which shows the preferred embodiment of a Radiation-sensitive device with a first and a second solar cell shows.

Wie die Zeichnung veranschaulicht, werden die Galliumarsenid-Solarzelie 1 und eine Solarzelle 2, die auf größere Wellenlängen anspricht, auf getrennten Wärmesenken dicht nebeneinander und winklig gegeneinander aufgebaut, wobei jede dieser Golax-zellen auf einer Wärmesenke montiert ist. Das Sonnenlicht (das gewöhnlich, jedoch nicht unbedingt, gebündelt würde) fällt auf die . Galliumarsenid-Solarzelle 1. Ein Teil dieses Sonnenlichts wird in Elektrizität umgewandelt, die mittels Elektroden (in der Zeichnung nicht dargestellt) gesammelt wird. Der langwellige Anteil des Sonnenlichtspektrums tritt durch das Galliumarsenid hindurch und wird am metallischen Rückseitenkontakt reflektiert, geht wieder durch das Galliumarsenid hindurch und tritt unter einem Winkel gegen die einfallende Strahlung aus. Diese austretende Strahlung fällt dann auf die zweite zur ersten Solarzelle geneigte Solarzelle 2 und ein Teil ihrer Energie wird in einer zweiten Elektrizitätsquelle umgesetzt. Da viel der einfallenden Strahlung im Galliumarsenid absorbiert wurde, ist die zweite Solarzelle weit geringeren Intensitäten ausgesetzt, so daß sie weder in den Zustand der Sättigung gerät noch hohe TemperaturenAs the drawing illustrates, the gallium arsenide solar cells are made 1 and a solar cell 2, which responds to larger wavelengths, on separate heat sinks close to one another and at an angle to each other, each of these Golax cells is mounted on a heat sink. Sunlight (which would usually, but not necessarily, be focused) falls on the. Gallium Arsenide Solar Cell 1. Some of this sunlight will converted into electricity, which is collected by means of electrodes (not shown in the drawing). The long wave Part of the sunlight spectrum passes through the gallium arsenide and is reflected on the metallic back contact, goes through the gallium arsenide again and exits at an angle against the incident radiation. This exiting Radiation then falls on the second solar cell inclined to the first solar cell 2 and part of its energy is in a second electricity source implemented. Since much of the incident radiation was absorbed in the gallium arsenide, the second is Solar cells are exposed to far lower intensities, so that they neither enter the state of saturation nor high temperatures

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erreicht, wie es bsi ihrer alleinigen Verwendung der Fall wäre.as it would be the case if it were used alone.

Die Anordnung erlaubt, daß beide Solarzellen gegeneinander elektrisch isoliert auf gute metallische Wärmesenken montiert werden können, so daß ihre elektrischen Ausgänge, gewöhnlich bei unterschiedlichen Spannungen, getrennt verwendet oder ihre Energien äußerlich kombiniert werden können.The arrangement allows the two solar cells to be electrically insulated from one another and mounted on good metal heat sinks can be so that their electrical outputs, usually at different voltages, can be used separately or their energies can be combined externally.

Die beschriebene Vorrichtung weist eine Galliumaisenid-Solarzelle und eine weitere Solarzelle auf. Es können jedoch verschiedene Galliumarsenid-Solarzellen in Verbindung mit verschiedenen weiteren zweiten Solarzellen verwendet werden, die nicht sämtlich vom gleichen Typ sein müssen. Die zweiten Solarzellen können derart geneigt angeordnet werden, daß ein weiterer langwelliger Anteil der Strahlung auf eine dritte Solarzelle reflektiert wird, usw. Eine mögliche Anordnung dieser Art könnte eine Anzahl derartiger Solarzeilen aufweisen, dia in zv:ei parallelen Reihen in einer Weise in Anlehnung an die Elektroden eines Elektronenvervielfältigers angeordnet sind.The device described has a gallium iron oxide solar cell and another solar cell. However, different gallium arsenide solar cells can be used in conjunction with different further second solar cells can be used, which do not all have to be of the same type. The second solar cells can be arranged inclined in such a way that a further long-wave portion of the radiation hits a third solar cell is reflected, etc. A possible arrangement of this kind could have a number of such solar cells, dia in zv: ei parallel rows are arranged in a manner similar to the electrodes of an electron multiplier.

Die Galliumarsenid-Solarzelle kann eine profilierte Oberfläche aufweisen oder mit einem profilierten durchlässigen Material mit geeignetem Brechungsindex zur Erhöhung des Anteils der reflektierten und austretenden langwelligen Strahlung bedeckt werden. Eine weitere Anordnung, die zur Erzielung des gleichen Zweckes verwendet werden kann, besteht darin, daß die "Einstrahlungs"-Oberfläche der Galliumarsenid-Solarzelle mit einem Reflektor bedeckt wird, der selektiv die größeren Wellenlängen reflektiert. In diesem Falle tritt der Wellenlängenantexl der längeren Wellenlängen nicht durch das Galliumarsenid.The gallium arsenide solar cell can have a profiled surface have or with a profiled permeable material with a suitable refractive index to increase the proportion of the reflected and emerging long-wave radiation. Another arrangement made to achieve the same purpose can be used is that the "irradiation" surface of the gallium arsenide solar cell with a reflector is covered, which selectively reflects the larger wavelengths. In this case, the wavelength antexl of the longer wavelengths occurs not by the gallium arsenide.

Obwohl hier die Verwendung von Galliumarsenid für die erste Solarzelle beschrieben wurde, kann die Erfindung natürlich auf jede Kombination von zwei oder mehreren Solarzellen angewendetAlthough the use of gallium arsenide for the first solar cell has been described here, the invention can of course extend to any combination of two or more solar cells applied

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werden, die unterschiedlich auf unterschiedliche Wellenlängen ansprechen.that respond differently to different wavelengths.

1 Blatt Zeichnung
■mit einer Figur1 sheet of drawing
■ with a figure

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Claims

DEUTSCHE ITT INDUSTRIES GESELLSCHAFT WITH LIMITED LIABILITY FREIBURG I. BR. D.H. Mash - 23 Fl 937 pension claims

1.) Radiation-sensitive device, characterized by

a first solar cell (1) that absorbs incident radiation according to its sensitivity,

a reflector connected to the first solar cell (1), and a portion of the radiation produced reflected, and

at least one further solar cell (2) that receives the reflected radiation and another Percentage absorbed according to their sensitivity.

2. Radiation-sensitive device according to claim 1, characterized by a first gallium arsenide solar cell (1) and a second silicon solar cell (2).

3. Radiation-sensitive device according to claim 1, characterized by a first gallium arsenide solar cell (1) and a second germanium solar cell (2).

4. Radiation-sensitive device according to one of the claims 1 to 3, characterized in that the first solar

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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

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cell (1) is mounted on a first heat sink, the reflects the unabsorbed portion of the incident radiation in the further solar cell (2).

5. Radiation-sensitive device according to one of the claims 1 to 4, characterized in that the further b "2w. second solar cell (2) is mounted on a heat sink adjacent to the first solar cell (1) and inclined to it.

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