IT8347739A1 - Dispositivo fotovoltaico dotato di mezzi per dirigere la radiazione incidente, per una riflessione interna totale. - Google Patents

Description

4/69328 ve.

Descrizione dell' invenzione avente per titolo:

"<? >DISPOSITIVO FOTOVOLTAICO DOTATO DI MEZZI PER DIRI*

CERE LA RADIAZIONE INCIDENTE , PER DNA RIFLESSIONE

INTERNA TOTALE <??>

oc 9? RIASSUNTO Od O J

La presente invenzione si riferisce a dispo? LL. Ol 3 JE sitivi fotovoltaici, di tipo caratteristico e perfezionato, in grado di garantire maggiori efficienze

e maggiori correnti di corto circuito nei confronti

di quanto ottenibile dai dispositivi proposti dalla tecnologia anteriore. I dispositivi descritti inclu-dono mezzi per dirigere una radiazione incidente ed utilizzati appunto per dirigere almeno una porzione

della luce incidente attraverso la regione, o le

regioni attive degli stessi,secondo angoli suffi-cienti a confinare sostanzialmente la radiazione diret

ta nei dispositivi. Questo consente una utilizzazione

Ing. C.GREGORJ

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sostanzialmente totale delle coppie di elettronibuche fotogenerate. Inoltre, poich?* la luce viene diretta attraverso la regione, o le regioni attive, secondo tali angoli, le regioni attive possono essere rese di spessore inferiore, consentendo in tal modo di migliorare le efficienze di raccolta.

I direttori della radiazione incidente possono essere costituiti da riflettori massivi o a superficie casuale, in modo tale da ottenere una dispersione casuale della luce, oppure possono essere costituiti da un riflettore massivo o a superfi-cie periodica,in modo tale da provvedere ad una d_i spersione selettiva della luce.

Quantunque la presente invenzione sia applicabile a dispositivi fotovoltaici realizzati con l?impiego di qualsiasi tipo di materiale semicondut_ tore, ad esempio cristallino, policristallino o formato da leghe di materiali semiconduttori, di tipo amorfo, o da qualsiasi combinazione degli stessi, la descrizione riportata nel corso della presente trattazione riguarda,prevalentemente, i dispositivi fotovoltaici formati da leghe di silicio, di tipo amorfo, incorporanti, preferibilmente, il fluoro come un elemento in grado di ridurre la densit? degli stati. La descrizione risulta pure diretta, senza

<,?>9? c. GREGORJ

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alcuna limitazione, a dispositivi fotovoltaici presentanti una configurazione p-i-n, sia sotto forma di celle singole, sia sotto forma di celle multiple disposte in tandem?

DESCHI ZIOHE DELL*INVEIJZI ONE

La presente invenzione si riferisce a dispositivi fotovoltaici di tipo perfezionato,in grado di garantire migliori efficienze e maggiori correnti di corto circuito. L?invenzione in ogget_ to presenta una particolare applicabilit? a disposi-tivi fotovoltaici, formati da strati di leghe di materiale semiconduttore, di tipo amorfo? I dispositivi fotovoltaici proposti dall'invenzione includono mezzi per dirigere la radiazione incidente, utilizzati appunto per dirigere una porzione, o sostanzialmente tutta la radiazione incidentejat^ traverso la regione o le regioni attive, in cui vengono creati i portatori di carica, secondo angoli sufficienti a provocare un^ostanziale confinamento della radiazione diretta, entro i disposi, tivi. Questo consente l'ottenimento di riflessioni multiple della luce diretta, nelle regioni attive dei dispositivi nei quali le stesse vengono impie_ gate. Un vantaggio di questa soluzione e' rappresen

tato dal fatto che viene reso possibile un maggior assorbimento fotonico ed una maggior generazione dei portatori di carica nelle regioni attive, provvedendo all?ottenimento di correnti di corto circuito, di li-vello superiore. Un altro vantaggio e' rappresentato dal fatto che poich?* la luce diretta passa attraverso la regione attiva dei dispositivi perfezionati, secondo un certo angolo,la regione, o le regioni attive possono essere realizzate di spessore minore, con conseguente riduzione della rieombinazione dei porta__ tori di carica mantenendo, nel contempo, una efficien-te generazione dei portatori di carica. Quantunque non limitata a qualsiasi particolare configurazione dei dispositivi, l'invenzione trova l'applicazione pi? importante nella realizzazione di dispositivi fotovoltaici a leghe di silicio amorfo, di tipo perfezionato, presentanti la configurazione p-i-n, sia sotto forma di celle singole, sia sotto forma di celle multiple comprendenti una pluralit? di unit? a celle singole.

Il silicio rappresenta la base della vastissima industria dei semiconduttori di tipo cristallino ? rappresenta il materiale che ha consentito la produzione delle costose celle solari cristalline ad ele-vata efficienza (18 percento) per applicazioni spa<? w>ntwuKJ

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ziali? ?r le applicazioni terrestri, le celle solari cristalline presentano, tipicamente, efficienze molto inferiori, dell'ordine del 12 percento o di valore inferiore. Quando la tecnologia dei senicondut^ tori, di tipo cristallino ha raggiunto un livello commerciale,la stessa e* divenuta il fondamento dell'attuale enorme industria di fabbricazione dei dispo-sitivi semiconduttori. Questo e* stato dovuto alla abilit? degli scienziati di consentire l'accrescimento di cristalli di germanio e, in particolare, di cri_ stalli di silicio, sostanzialmente esenti da difet_ ti, convertendo quindi gli stessi in materiali estrinseci,con regioni a conduttivit? di tipo ? ed a conduttivit? di tipo n negli stessi. Questo ?* stato ottenuto diffondendo,in questo materiale cri__ stallino parti per milione di materiali droganti donatori (n) o accettori (j>), introdotti come impurezze sostitutive nei materiali cristallini sostan_ zialmente puri, allo scopo di determinarne un aumento di conduttivit? e di controllare la formazione di una conduzione di tipo j3 o di tipo ?? I processi di fabbricazione adottati per la creazione di cristalli a giunzione p-n comportano procedure estremamente complesse, lunghe e costose. Questi materiali cri^ stallini, utili nelle celle solari e negli attuali

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Ing.

-6- <>? >GREGORJ dispositivi di controllo della corrente vengono pro__ dotti in condizioni controllate in modo molto accu_ rato* mediante accrescimento di cristalli individuali di germanio o di silicio monocristallino,mentre quando vengono richieste giunzioni j3-n, questi monocristalli vengono drogati con quantit? di droganti estremamente piccole e critiche*

Questi processi di accrescimento dei cristalli consentono la produzione di cristalli relativamente piccoli,per cui la fabbricazione dicelle solari richiede l?assemblaggio di parecchi cristalli singoli,in modo tale da ottenere l'area desiderata di un solo singolo pannello a celle solari. La quantit? di energia necessaria per fabbricare una cella solare, adottando un processo del tipo indicato, le limitazioni provocate dalle limitazioni dimensionali del cristallo di silicio e la necessit? di operare un taglio ed un assemblaggio di questi materiali cri_ stallini, hanno creato una barriera economica impos__ sibile all'adozione su larga scala di celle solari a semiconduttore, di tipo cristallino,per processi di conversione di energia. Inoltre, il silicio cri_ stallino comporta un bordo ottico indiretto che comporta uno scarso assorbimento della luce nel materiale. A causa dello scarso assorbimento della luce, le

celle solari cristalline devono presentare uno spessore almeno pari a 50 micrometri per 1*assorbimento d?lia luce solare incidente. Anche se il materiale monopristallino viene sostituito da silicio policristallino comportante processi di produzione meno costosi, viene mantenuto il bordo ottico indiretto precedentemente citato e, pertanto, non e* possibile ridurre lo spea^ sore del materiale. I materiali policristallini conten_ gono pure confini o bordi dei grani ed altri difetti i quali, normalmente risultano deleteri.

Riassumendo, i dispositivi a cristalli di silicio presentano parametri fissi che non possono venire variati in conformit? a quanto desiderato, ri-chiedono l?impiego di notevoli quantit? di materiale, possono venire prodotti con aree relativamente picco__ le,mentre il processo di produzione degli stessi risulta lungo e costoso. L<?>impiego di dispositivi basa-ti su leghe di silicio amorfo pu?* eliminare questi svantaggi associati al silicio cristallino. Una lega di silicio amorfo presenta un bordo di assorbimento ottico presentante propriet? simili ad un semiconduttore con "gap? diretto ed e? necessario l?impiego di uno spessore del materiale pari soltanto a 1 micron, o di valore inferiore per assorbire la stessa quantit? di luce solare del silicio monocristallino presentante

ui-f-K<j>?O BRcye-p-j

<??>9? C. GSEGORJ uno spessore di 50 micrometri. Inoltre, l? leghe di silicio amorfo possono venire realizzate in modo pi?. facile, pi??emplice e con aree maggiori rispetto a quanto possibile con il silicio cristallino.

Conseguentemente, sono stati condotti studi considerevoli per lo sviluppo di processi tendenti a depositare rapidamente leghe, o pellicole di materiale semiconduttore, di tipo amorfo,ognuna delle quali pu?* delimitare aree relativamente ampie, se desiderato, limitate soltanto dalle dimensioni dell?apparecchiatura adottata per la deposizione ed in grado di venire facilmente drogate per la formazione di materiali di tipo js e di tipo n quando dagli stessi devono venire realizzati dispositivi a giunzione di tipo j>-n equivalenti a quelli prodot-ti dai ?orrispondenti materiali cristallini. Per pa-recchi anni, questi lavori sono rimasti sostanzialmente improduttivi. Le pellicole di silicio amorfo o di germanio amorfo (Gruppo IV) risultano, normalmente, coordinate quattro volte ed e* 3tato riscontra^ to che le stesse presentano microvuoti e legami pendenti ed altri difetti che comportano la produzione di una elevata densit? di stati localizzati nell?intervallo di energia proibita dolio stesse* -^a presenza di una elevata densit? di stati localizzati nel

UFFICIO BREVETTI

-9- <,?>9? C. GREGORJ l'intervallo di energia proibita delle pellicole di materiali semiconduttori a base di silicio amorfo,si traduce in un basso grado di fotoconduttivit? ed in una breve durata di vita dei portatori,per cui queste pellicole risultano inadeguate per applicazioni comportanti una fotorisposta. Inoltre, queste pellicole non possono venire drogate con successo, o altri_ menti modificate per lo spostamento del livello di Fermi in prossimit? della banda di conduzione o della banda di valenza, rendendo in tal modo le stesse ina-deguate per la fabbricazione di giunzioni n-n per celle solari e dispositivi di controllo della corrente.

Nel tentativo di minimizzare i problemi precedentemente indicati, associati all'impiego del silicio amorfo (originariamente pensato come silicio elementare), VV.E. Spear e P.G. Le Comber del Carnegie Laboratory of Physics, dell'liiiversit? di Dundee, in Dundee, Scozia, hanno effettuato alcune ricerche sul drogaggio sostituzionale di silicio amorfo ("Substitutional Doping of Amorphous Silicon"), come ri_^ portato in una memoria pubblicata in Solid State Communications, Voi.17- pagg.1193-1196, 1975, allo scopo di ridurre gli stati localizzati nell'intervallo di energia proibita, nel silicio amorfo, in modo tale da rendere lo stesso approssimativamente pi? stretta

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!ng. C<, >GREGORj

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mente cristallino ed intrinseco ed allo scopo di drogare sostituzionalmente i materiali amorfi con classici droganti di tipo appropriato, come si verifi-ca per i materiali cristallini, in modo tale da ren-dere gli stessi estrinseci e con conduttivit? di tipo JD o di tipo n.

La riduzione degli stati localizzati e' stata ottenuta per mezzo della deposizione, median_ te scarica a bagliore, di pellicole di silicio amorfo, in cui un gas di 3ilano (SiH^) e<f >stato fatto passare attraverso un tubo di reazione nel quale il gas e* stato decomposto per mezzo di una scarica a bagliore, a radiofrequenza e depositato su di un substrato in corrispondenza di una temperatura del substrato pari, all'incirca, a 500-600?K (227-327?C). Il materiale in tal nodo depositato sul substrato, era costituito da un materiale amorfo intrinseco, consistente di silicio ed idrogeno.Per produrre un materiale amorfo drogato, un gas di fosfina (PII^)? per una conduzione di tipo n, o un ga3 di diborano (B2Hg) per una conduzione di tipo JD, sono stati premiscelati con il silano gassoso e fatti circolare attraverso il tubo di reazione, del tipo a scarica a bagliore, adottando le stesse condizioni operative. La concentrazione dei droganti, allo stato gassoso,

UFFJCIO BREVETTI

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era compresa, all*incirca, fra 5 x 10 e 10 parti per voltane? E* stato riscontrato che il materiale in tal modo depositato risultava estrinseco ed a con duzione di tipo n o di tipo JD.

Quantunque non sia stato reso noto, da questi ricercatori, e<T >ora noto, dal lavoro di altri ricercatori, che l'idrogeno, nel silano si combina in corrispondenza di una temperatura ottimale, con parecchi legami pendenti del silicio, durante la deposizione mediante scarica a bagliore, in nodo tale da ridurre sostanzialmente la densit? degli stati localizzati nell'intervallo di energia proibita, allo scopo di rendere le propriet? elettroniche del materiale amorfo approssimativamente corrispondenti a quelle del rispettivo materiale cristallino?

L*incorporamento dell'idrogeno, confor-me al metodo indicato comporta tuttavia alcune limi_ tazioni, basate 3ul rapporto fisso fra idrogeno e silicio nel silano ed a causa di varie configurazioni di legame 3??? che introducono nuovi stati antilegame? Conseguentemente, esistono delle limita-zioni fondamentali nella riduzione della densit? degli stati localizzati in questi materiali.

Leghe di silicio amorfo, notevolmente migliorate , presentanti concentrazioni significati^

UFFJC/O BREVETTI

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vamente minori di stati localizzati negli intervalli di energia proibita delle stesse ed elevate qua_ lit? elettroniche, sono state preparate mediante sca__ rica a bagliore, secondo quanto descritto, in dettaglio, nel brevetto statunitense No.4.226.898,intitolato "Amorphous Semiconductors Equ?valent to Cristalline Semiconductors" , a nome Stanford R? Ovshinsky e Arun ?idan, rilasciato il 7 Ottobre 1980, e preparate per mezzo di un processo di deposizione da fase vapore, in conformit? a quanto descritto, con maggiori det_ tagli, nel brevetto statunitense No.4.217.374, a nome Stanford R? Ovshinsky e liasatsugu Izu, rilasciato il 12 Agosto 1980 con lo stesso titolo precedentemente riportato. In accordo con quanto descritto in tali brevetti, i quali vengono intesi incorporati nella presente trattazione a titolo di riferimento illu_ strativo, il fluoro viene introdotto nella lega di materiale semiconduttore a base di silicio amorfo, allo scopo di ridurre sostanzialmente l? densit? degli stati localizzati nella stessa. Il fluoro at_ tivo,in particolare, si lega prontamente al silicio nel corpo amorfo,con conseguente sostanziale diminu_ zione della densit? degli stati localizzati presenti nello stesso poich?* le piccole dimensioni, l'elevata reattivit? e la specificit? del legame chimico degli

urr-<i>uu BREVETTI

-13- <,n>9- c. G8EGORJ atomi di fluoro consente, agli stessi, ni ottenere una lega di silicio amorfo maggiormente priva di di-fetti. Il fluoro si lega ai legami pendenti del silicio e forma quello che e' stato ritenuto un legame stabile, predominantemente ionico, con angoli di legame flessibili,in modo tale da ottenere una com-pensazione o alterazione pi? stabile e pi? efficiente di quella formata dall*idrogeno e da altri agenti di compensazione o di alterazione. Anche il fluoro si combina,in modo preferibile con il silicio e l?idrogeno, utilizzando l?idrogeno in un modo pi? desiderabile,poich? ' l'idrogeno presenta parecchie scelte di legame. Senza il fluoro, l'idrogeno non pu?' legarsi,in modo desiderabile,nel materiale, provocando ulteriori stati di difetto nell*intervallo di banda, come pure nello stesso materiale. Conse_^ guentemente, il fluoro viene considerato un elemento di compensazione o di alterazione pi? efficiente dell'idrogeno quando utilizzato da solo o con idrogeno a causa della propria elevata reattivit?,specificit? nel legame chimico ed in virt? dell'elevata elettronegativit?.

A titolo di esempio,la compensazione pu?* venire ottenuta con il 3olo fluoro,o in combinazione con idrogeno, con l'aggiunta di questo elemento, o

Ing. GREGORj

-14-di questi elementi in quantit? veramente contenute? vale a dire dell'ordine di frazioni dell'uno percento atomico? Tuttavia, le quantit? di fluoro e di idrogeno maggiormente desiderabili, utilizzate in prati__ ca, risultano molto maggiori di queste piccole percentuali, in modo tale da formare una lega di silicioidrogeno-fluoro. Queste quantit? di allegaggio del fluoro e dell?idrogeno possono essere comprese, ad esempio, nella gamma dell'l - 5 percento, o superiore. E<? >stato ritenuto che la lega in tal modo formata presenti una minor densit? di stati di difetto nel-l'intervallo di energia proibita, rispetto a quanto ottenibile per mezzo di una semplice neutralizzazione dei legami pendenti e di analoghi stati di difetto. Si ritiene,in particolare, che questa maggior quantit? di fluoro debba partecipare sostanzialmente in una nuova configurazione strutturale di un materiale amorfo contenente silicio e debba facilitare l?ag_ giunta di altri materiali formanti lega quali, ad esempio,il germanio. Il fluoro, oltre alle altre carat teristiche citate nel corso della presente tratta__ zione, si ritiene debba rappresentare un organizzatore della struttura locale in una lega contenente silicio, attraverso effetti ionici ed induttivi.Si ritiene che il fluoro influenzi il legame dell'idrogeno

so- c GREGORJ

-15-agendo, in modo benefico, allo scopo di diminuire la densit? degli stati di difetto associati all?idrogeno agendo, nel contempo, come un elemento di ri-duzione della densit? degli stati. Il ruolo ionico giocato dal fluoro in una lega di questo tipo, si ritiene debba rappresentare un fattore importante in termini delle relazioni con i confinanti pi? prossimi.

Le leghe di silicio amorfo, contenenti fluoro hanno pertanto dimostrato caratteristiche notevolmente migliorate per quanto concerne le applicazioni fotovoltaiche,nei confronti delle leghe di silicio amorfo contenenti soltanto idrogeno co-me elemento di riduzione della densit? degli stati. Tuttavia,per consentire lo sfruttamento dell?intero vantaggio associato a queste leghe di silicio amorfo contenenti fluoro, quando utilizzate per formare le regioni attive dei dispositivi fotovoltaici, e? necessario garantire che la maggior parte possibile dei fotoni disponibili possa venire assorbita all?in-terno degli stessi, per consentire una efficiente generazione di coppie di elettroni-buche.

Quando precedentemente indicato e? im-portante,ad esempio,nei dispositivi fotovoltaici pre-sentanti la classica configurazione ,p-_i-n. I dispo

<,n>9- C.GREGORJ

-le-sitivi di questo tipo presentano strati drogati con conduzioni di tipo ed n, sui lati opposti di uno strato attivo intrinseco in cui vengono generate le coppie elettrone-buca. Gli stessi stabiliscono un gra__ diente di potenziale attraverso il dispositivo,per facilitare la separazione degli elettroni e delle bu? che e per formare strati di contatto necessari per facilitare la raccolta degli elettroni e delle buche, sotto forma di una corrente elettrica.

Deve essere rilevato che non tutti i fotoni disponibili vengono assorbiti dalle regioni attive in un singolo passaggio attraverso le stesse. Quan_ tunque pressoch?'tutti i fotoni con lunghezze d'onda inferiori vengano assorbiti durante il primo passaggio, deve essere rilevato che una porzione note^ vole dei fotoni di maggior lunghezza d'onda ossia, ad esempio, una parte notevole dei fotoni presentanti lunghezze d?onda di 6000 angstrom o di valore superiore, non vengono assorbiti. La perdita di questi fotoni non assorbiti impone un limite sulle correnti di corto circuito che possono venire prodotte, Per impedire la perdita di questi fotoni di lunghezza d'onda supe__ riore, sono stati impiegati dei retroriflettori, rea__ lizzati con l'impiego di metalli conduttivi, in modo tale da determinare una riflessione della luce non uti

Ing. C.GREGORJ

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lizzata, o non assorbita, nelle regioni attive dei dispositivi

Gli strati a conduttivit? di tipo jg e di tipo n sono conduttivi e, almeno nel caso dello strato di tipo questi strati possono presentare un ampio intervallo della banda proibita da comporta__ re una diminuzione dell*assorbimento fotonico. Un retroriflettore risulta quindi estremamente vantag__ gioso quando impiegato congiuntamente ad uno strato di tipo j> presentante un ampio intervallo della banda proibita, formante lo strato superiore di un dispositivo di questo tipo. I retroriflettori vengono pure usati vantaggiosamente quando lo strato di tipo JDpresentante un ampio intervallo della banda proibita, forma lo strato di fondo del dispositivo? In entrambi i casi, gli strati retroriflettenti ven-gono utilizzati per riflettere la luce non utilizza-ta verso la regione intrinseca del dispositivo,allo scopo di consentire l?ulteriore utilizzazione della energia solare per la generazione di ulteriori coppie elettrone-buca. Uno strato retroriflettente permette il passaggio di una maggior quantit? dei foto__ ni disponibili nello strato intrinseco attivo,con conseguente assorbimento di questi fotoni nello stra__ to considerato*

Sfortunat amente, i migliori retroriflettori proposti dalla tecnologia anteriore sono stati in grado di riflettere soltanto l<f>80 percento circa della luce non utilizzata, nei dispositivi nei quali gli stessi sono stati impiegati. Come materiali per la creazione dei retroriflettori sono stati suggeriti determinati metalli quali, ad esempio, il rame e l'al-luminio,per il fatto che gli stessi risultano note? volmente riflettenti? Tuttavia, questi metalli possono diffondersi nel semiconduttore dei dispositivi nei quali gli stessi vengono utilizzati e, in questo modo,gli stessi alterano,negativamente, le caratte_ ristiche di fotorisposta dei dispositivi. Conseguen_ retrotemente, come/riflettori sono stati impiegati metal-li meno riflettenti. Questi metalli meno riflettenti includono il molibdeno ed il cromo. Quantunque questi metalli non si diffondono nel semiconduttore dei di__ spositivi,gli stessi non possono raggiungere il valore del coefficiente di riflessione dei metalli pi?. fortemente riflettenti. Questo risulta particolar-mente vero quando i metalli meno riflettenti formano un?interfaccia con un materiale quale,ad esempio,il materiale degli strati di silicio amorfo presentante un elevato indice di rifrazione. Inoltre, i retroriflet tori proposti dalla tecnologia anteriore riflettono Ing. C.GREGORJ

la luce non utilizzata verso le regioni attive,nella stessa direzione di quella originale di incidenza (assumendo una incidenza normale). Conseguentemente, dopo essere stata riflessa,la luce che non e* 3tata assorbita durante il secondo passaggio pu?? sfuggire. Conseguentemente, non tutta la luce viene assorbita. Inoltre, poich?? la luce passa in senso normale alle regioni attive, queste regioni attive devono presentare uno spessore sufficiente a consentire un assorbimento efficiente. Tuttavia, poich?* la lunghez-za di diffusione dei portatori minoritari risulta finita,la regione attiva non pu?' essere resa arbitrariamente spessa. Se, per ottenere un assorbimento sostanziale, lo spessore della regione attiva viene aumentato notevolmente oltre la lunghezza di diffu-sione, si verificher? una predominanza degli effet_ ti di ricombinazione, rendendo in tal modo difficol^ tosa una efficiente raccolta dei portatori di carica fotogenerati, sotto forma di una corrente elettrica. Pertanto,esiste la necessit? di utilizzo di dispositivi fotovoltaici con caratteristiche migliori in grado di consentire non solo una maggiore utilizzazione della luce incidente ma di garantire pure una raccolta pi? efficiente dei portatori di carica crea_ ti nella regione, o nelle regioni attive dei dispo

Ing. C. GREGORJ

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s itivi

Iia Titolare della presente invenzione ha scopeirto dispositivi fotovoltaici caratteristici e perfezionati in grado di consentire una maggior utilizzazione della luce per la creazione di coppie di elettroni-buche ed una raccolta pi? efficiente dei portatori di cariche? Fondamentalmente, la pre_ sente invenzione fornisce mezzi per dirigere almeno una porzione della radiazione incidente attraverso la regione, o le regioni attive, secondo un angolo che risulta sufficiente a confinare la luce diret_ ta entro i dispositivi allo scopo di aumentare sostanzialmente l?assorbimento. Inoltre, la presente invenzione consente di realizzare le regioni attive con spessori minori, allo scopo di ridurre gli ef_ fetti della ricombinazione. I direttori della radia__ zion? proposti dall?invenzione possono venire uti^ lizzati in qualsiasi forma di cella fotovoltaica e gli stessi trovano una particolare applicazione nelle celle solari, del tipo a pellicola,nei dispositivi fotovoltaici a cella singola,presentanti la configurazione j>-i-n e nelle strutture a celle multiple presentanti una pluralit? di unit? a cella singola.

La presente invenzione fornisce dispositivi fotovoltaici caratteristici e perfezionati presentan

Ing. C.GREGORJ

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ti mezzi di indirizzamento della radiazione incidente,per indirizzare, o dirigere almeno una porzione della radiazione incidente attraverso la regione, o le regioni attive,in cui vengono creati i por? tatori di carica,secondo un angolo sufficiente a confinare sostanzialmente la radiazione indirizzata, entro i dispositivi fotovoltatici. Per una normale incidenza della radiazione, i mezzi di indirizzamento della radiazione indirizzano la radiazione at_ traverso la regione, o le regioni attive secondo angoli almeno maggiori dell'angolo (angolo critico) il cui.seno rappresenta l'indice di rifrazione dell'aria diviso per l'indice di rifrazione del materiale formante la regione, o le regioni attive.

I mezzi di indirizzamento della radiazione incidente proposti dall'invenzione, provvedono a passaggi multipli della luce entro le regioni attive dei dispositivi nei quali gli stessi vengono utilizzati, in modo tale da consentire un assorbimento sostan__ zialmente totale garantendo, nel contempo, una raccolta pi? completa delle coppie elettrone-buca.

I direttori della radiazione possono essere costituiti da strutture riflettenti, o trasmit_ tenti, di tipo causale o periodico. Le strutture riflettenti, a carattere casuale e periodico,possono

_ ? ? ?*-ri ?

l?9? C.GREGOf?/

-22-costituite da

essere/riflettori superficiali o massicci? Ad esempio, un riflettore superficiale casuale pu?' essere costi-tuito da una superficie riflettente irruvidita di alluminio, oro, argento, rame o di qualsiasi altro materiale fortemente riflettente. Il riflettore super-ficiale periodico pu?*essere pure costituito da un reticolo di diffrazione, del tipo a riflessione e, preferibilmente, da un reticolo di diffrazione di tipo dentellato. La spaziatura del reticolo pu?* venire ottimizzata per riflettere la luce presentante lunghez__ ze d?onda predeterminate/mentre le configurazioni e le altezze del reticolo possono venire ottimizzate per selezionare l?ordine e le grandezze degli ordini di riflettanza, secondo quanto desiderato,per l*otteni_ mento di una riflessione interna in corrispondenza delle interfacce desiderate dei materiali.

Il riflettore massiccio casuale pu?? essere costituito, ad esempio, da un corpo di materiale ceramico quale, ad esempio, un corpo di biossido di titanio, seleniuro di zinco, allumina, solfuro di zinco, selenio e carburo di silicio o da un corpo di materiale a base di smalto. I grani e le faccette di-stribuite casualmente, dei componenti policristallini di questi materiali consentono l?ottenimento di rifles_ sioni causali dalla massa. Il riflettore periodico

Ing. C.GREGORJ

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massiccio pu?? essere costituito, ad esempio, da un ologramma.

Al di sopra di ognuno dei riflettori precedentemente indicati, pu?* venire depositato un ri_ vestimento di un conduttore trasparente costituito, ad esempio, da un ossido conduttivo di tipo trasparente. Quando questi riflettori vengono utilizzati come substrati per i dispositivi, gli ossidi conduttivi trasparenti vengono utilizzati come uno strato di contatto. L'ossido conduttivo trasparente pu?' essere costituito da ossido di indio-stagno, stannato di cadmio^oppure ossido di stagno drogato, a titolo di esempio illustrativo.

Indirizzando la luce attraverso la regione, o le regioni attive,in corrispondenza di un angolo maggiore dell'angolo critico per una interfaccia fra aria e materiale della regione attiva, la luce indi_ rizzata verr? internamente riflessa e sostanzialmente confinata entro i dispositivi. I direttori della radiazione proposti dall'invenzione consentono quin_^ di un assorbimento sostanzialmente totale della luce, per la generazione delle coppie elettrone-buca all*in_ tem o dei dispositivi.

La presente invenzione risulta applicabile, in particolare, nei dispositivi fotovoltaici presen

Ing. C.GREGORJ

-24-tanti la configurazione ?-_i-n. Questi dispositivi includono una regione di materiale semiconduttivo atti vo, di tipo intrinseco, nella quale vengono create l? coppie elettrone-buca fotogenerate e regioni drogate, a conduttivit? di tipo opposto, disposte sui rispettivi lati opposti della regione intrinseca. La regione intrinseca attiva e? preferibilmente rappresentata da un corpo di una lega di silicio, di tipo amorfo, o da uno strato contenente fluoro come elemento di riduzione della densit? degli stati. Le regioni drogate includono,preferibilmente, uno stra__ to di una lega di tipo j>presentante un ampio inter__ vallo della banda proibita- di silicio amorfo, formante lo strato seniconduttore superiore o lo strato semiconduttore inferiore del dispositivo..In ogni caso,le regioni a semiconduttore, di tipo amorfo, vengono preferibilmente depositate sui riflettori delle radiazioni, con lo strato di materiale condut^ tore trasparente disposto fra il direttore della radiazione e lo strato drogato di fondo. Alternativamente, in conformit? ai principi della presente invenzione, un direttore della radiazione, di tipo trasparente, pu?? essere ottenuto sullo strato droga-to superiore. Questo direttore della radiazione, di tipo trasparente, pu?* essere costituito, ad esempio,

!ng. C.GREGORJ

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da un reticolo di diffrazione, di tipo trasparente Sost nuzialmente tutti i fotoni presentanti una lunghezza d'onda inferiore vengono assorbiti nelle regioni intrinseche attive, durante il primo passaggio attraverso le stesse, mentre soltanto una porzione dei fotoni presentanti lunghezze d?onda

ti

maggiori di circa 6000 A vengono in tal modo aosor_ biti. I riflettori periodici possono venire otti_ aizzati per queste lunghezze d?onda di valore superiore,in modo tale da ottimizzare 1'indirizzamento dei fotoni di lunghezza d'onda maggiore. Per questo scopo, l'angolo di diffrazione stabilito da un reticolo di diffrazione pu?' venire determinato dalla seguente relazione

6

diff

in cui: d rappresenta la spaziatura del reticolo, rappresenta la lunghezza d?onda minima dei fotoni che devono venire diffratti, sotto vuoto

n rappresenta l?indice di rifrazione del mezzo nel quale il reticolo opera la diffrazione della radiazione, e

m rappresenta l?ordine di diffrazione

<_ ? >*?-<,w >||1

Ing. C GREGORJ

-26-

I sistemi retroriflettori proposti dalla presente invenzione possono pure venire utilizzati in dispositivi a celle multiple costituiti, ad esempio, da celle in tandem.

Conseguentemente, un primo scopo della presente invenzione e' quello di fornire un dispositivo fotovoltaico realizzato con l?impiego di

un materiale semiconduttore,includente almeno una regione attiva sulla quale pu?' incidere la radiazione incidente, per la produzione di portatori di carica, con un perfezionamento comprendente mezzi diret_ tori della radiazione per dirigere almeno una porzione di detta radiazione incidente attraverso detta "almeno una" regione attiva, secondo un angolo sufficiente a provocare un sostanziale confinamento di detta radiazione diretta, entro detto dispositivo fotovoltaico

La presente invenzione risulter? pi? evi_ dente dall'analisi della seguente descrizione dettaglia^ ta, riferita alla versione preferita della stessa, tale trattazione essendo considerata in unione ai disegni allegati,nei quali:

la figura 1 costituisce una rappresentazione diagrammatica di un sistema di deposizione mediante scarica a bagliore, utilizzabile per la rea

lizzazione dei dispositivi fotovoltaici proposti dall *invenzione;

la figura 2 rappresenta una sezione di una porzione del sistema schematizzato nella figura 1, considerata presa lungo le linee 2-2 della stessa;

la figura 3 rappresenta una sezione, in forma schematica, di un dispositivo fotovoltaico incorporante i principi caratteristici della presen-te invenzione, tale sezione illustrando i principi generali ed i vantaggi della presente invenzione;

la figura 4 rappresenta una sezione di un dispositivo fotovoltaico del tipo j)-i-n, inclu-dente un riflettore a superficie , di tipo causale,in-corporante i principi caratteristici della presente invenzione;

la figura 5 rappresenta una sezione di un dispositivo fotovoltaico,del tipo j>-i-n includen_ te un riflettore massiccio,di tipo causale,incorporante i principi caratteristici della presente inven__ zione;

la figura 6 costituisce una sezione di un dispositivo fotovoltaico, di tipo _?-i-n includer^ te un riflettore a superficie, di tipo periodico, incorporante i principi caratteristici della pre-sente invenzione;

Ing. C.GREGORJ

-28-la figura 7 rappresenta una sezione di un dispositivo fotovoltaico, di tipo J>-i-n* includente un direttore della luce incidente, di tipo tra__ sparente, incorporante la presente invenzione?

la figura 8 rappresenta una sezione di un dispositivo fotovoltaico ?~?-?? includente un riflettore massiccio, di tipo periodico, incorporante la presente invenzione;

la figura 9 costituisce una sezione di una cella multipla incorporante una pluralit? di unit? a cella fotovoltaica, di tipo jo-_i-n? disposte secondo una configurazione in tandem, includente mezzi per 1*indirizzamento della radiazione, incorporante 1*invenzione in oggetto;

la figura 10 rappresenta una sezione di un altro dispositivo in tandem, includente un riflettore a superficie, di tipo periodico, incorporante i principi caratteristici della presente invenzione; e

la figura 11 costituisce una sezione di un dispositivo fotovoltaico, di tipo ja-i-n strutturato in accordo con una ulteriore versione della presente invenzione.

Facendo ora riferimento pi? specifico alla figura 1 pu?* essere rilevato che nella stessa e*

"-- - Il

!ng. C.GREGORJ

-29-

stato rappresentato un sistema di deposizione 10 comportante l?adozione di una scarica a bagliore, detto sistema includendo un contenitore 12, Il contenitore 12 racchiude una esimer? a vuoto 14 ed include pure una camera di ingresso 16 ed una camera di uscita 18. Un elemento 20 di supporto del catodo e' montato nella camera a vuoto 14, attraverso un isolatore 22.

l?elemento di supporto 20 include un manicotto isolante 24 che racchiude circonferenzial_ mente l?elemento di supporto 20 del catodo. Uno scher mo 26 per uno spazio scuro risulta distanziato dal manicotto 24 e circonda circonferenzialmente il maniuna cotto stesso. Un substrato 28 e* fissato ad/estremit? interna 30 dell'elemento di supporto 20 per mezzo di un elemento di trattenuta 32. L?elemento di trat_ tenuta 32 pu?' venire avvitato o altrimenti fissato, in modo tradizionale all?elemento di supporto 20,a contatto elettrico con lo stesso.

L'elemento 20 di supporto del catodo include un pozzetto 34 nel quale viene inserito un riscaldatore elettrico 36 per il riscaldamento del-l?elemento di supporto 20 e, di conseguenza, del substrato 28. L?elemento 20 di supporto del catodo in_ elude pure una sonda 38, sensibile alla temperatura, per la misura della temperatura dell'elemento di sup

Ing. C.GREGORJ

-3 export o 20. La sonda 38 di misura della temperatura vie-ne utilizzata per controllare l'eccitazione del risesi^ datore 36, allo scopo di mantenere l'elemento di sup-porto 20 ed il substrato 28 in corrispondenza di qual-siasi temperatura desiderata.

Il sistema 10 include pure un elettrodo 40 il quale si estende dal contenitore 12 nella camera sotto vuoto 14, tale elettrodo essendo distanziato dal-l?elemento 20 di supporto del catodo. L?elettrodo 40 include uno schermo 42 che circonda l?elettrodo 40 e che, a sua volta, supporta un substrato 44 montato sullo stesso. L'elettrodo 40 include un pozzetto 46 nel quale viene inserito un riscaldatore elettrodico 48. Anche l'elettrodo 40 include una sonda 50 sensibile alla temperatura,per consentire la misura della temperatura dell?elettrodo 40 e, di conseguenza, del sub-strato 44. La sonda 50 viene utilizzata per controlla-re l?eccitazione del riscaldatore 48, allo scopo di mantenere l?elettrodo 40 ed il substrato 44 a qualsiasi temperatura desiderata, indipendentemente dall'elemento 20.

Un plasma mediinte scarica a bagliore vie-ne sviluppato in uno spazio 52 fra i substrati 28 e 44 per effetto della potenza generata da una sorgente di alimentazione in corrente continua, in corrente

<1 >Ing. C GREGORJ

1 -31-&lternata, o a radiofrequenza accoppiata all?elemento 20 di supporto del catodo, attraverso lo spazio 52, all?elettrodo 40 collegato a massa. La camera sottovuoto 14 viene evacuata sino all* otteni mentore Ila depressione desiderata, con l'ausilio di una pompa di vuotatura 54 collegata alla camera l4 attraverso una trappola 56 per le particelle. Un vacuometro 58 e' collegato al sistema di vuotatura e viene utilizza^ to per controllare la pompa 54, allo scopo di mante? nere il sistema 10 alla depressione richiesta.

La camera di ingresso 16 del contenitore 12 e* preferibilmente dotata di una pluralit? di condotti 60 per 1*introduzione dei materiali nel sistema, per la miscelazione di questi materiali nel s?ste__ ma considerato e per il deposito degli stessi nella camera 14, nello spazio 52 interessato dal plasma creato dalla scarica a bagliore, sui substrati 28 e 44. Se desiderato,la camera di ingresso 16 pu?* essere collocata in corrispondenza di una locazione re_ mota ed i gas possono venire preraiscelati prima dell?alimentazione degli stessi nella camera 14. I mate^ riali, allo stato gassoso, vengono alimentati, ai con__ dotti 60, attraverso un filtro, o qualsiasi altro dispositivo di purificazione 62, ad una portata controllata da una valvola 64.

<v?>nc^URJ Quando il materiale non si trova, inizialmente, in forma gassosa ma allo stato liquido o in forma solida, lo stesso pu?' venire collocato in un contenitore sigillato 66, secondo quanto indicato in 68. Il materiale 68 viene quindi riscaldato per mezzo di un riscaldatore 70, allo scopo di aumentare la pressione di vapore dello stesso nel contenitore 66. Un gas appropriato costituito, ad esempio, da argon, viene alimentato, attraverso un tubo di pescaggio 62, nel materiale 68, allo scopo di intrappolare i vapori del materiale 68 e convogliare i vapori, attraverso un filtro 62' ed una valvola 64*? nei condotti 60 e, di conseguenza, nel sistema 10.

La camera di ingresso 16 e la camera di uscita 18 sono preferibilmente dotate di schermi 74, allo scopo di confinare il plasma nella camera 14 e, principalmente, fra i substrati 28 e 44.

I materiali alimentati attraverso i condotti 60 vengono miscelati nella camera di ingresso 16 e vengono quindi alimentati nello spazio di scarica a bagliore 62, allo scopo di mantenere il plasma e consentire il deposito della lega sui substrati, con incorporamento di silicio, fluoro, ossigeno ed altri materiali desiderati di alterazione costituiti, ad esempio, da idrogeno e/o droganti, o altri mste_

Ing. C GREGORJ

-33-riali desiderati.

Nel funzionamento e per il deposito di leghe di silicio amorfo? di tipo intrinseco, il siste_ ma 10 viene dapprima evacuato sino ad una depressici ne desiderata di deposizione, d? valore inferiore a 20 mtorr, a titolo di esempio illustrativo? prima dell<1>operazione di deposizione. I materiali di par-tenza costituiti dai gas di reazione quali, ad esempio, il tetrafluoruro di silicio (Sif^) e l?idroge^ no molecolare (IL,) e/o silano,vengono alimentati alla camera di ingresso 16, attraverso condotti separati e vengono quindi miscelati nella camera di ingresso considerata. La miscela gassosa viene ali_ mentata nella camera a vuoto 14, in modo tale da mantenere una pressione parziale, nella stessa, di circa 0,6 torr. Viene generato un plasma nello spazio 52, fra i substrati 28 e 44, utilizzando una tensione continua maggiore di 600 volt oppure una potenza a radiofrequenza di 10 - 15 watt, operando ad una frequenza di 13,56 IJHz, o in corrispondenza di qual_ siasi altra frequenza desiderata.

Oltre alle leghe di silicio amorfo, di tipo intrinseco, depositate nel nodo precedentemente descritto, i dispositivi proposti dall*invenzione, secondo quanto illustrato nelle varie forme pratiche

mg. c. GREGORJ

-34-realizzative che verranno in seguito descritto, uti_ lizzano pure leghe di silicio amorfo, opportunamente drogate ,includenti leghe di silicio amorfo, di tipo presentanti un ampio intervallo della banda proibita. Questi strati di lega drogati possono presentare una conduttivit? di tipo JD, JD+, n, oppure n+ e possono venire formati introducendo un drogante appropriato nella camera sotto vu?to, unitamente al materiale intrinseco di partenza costituito, ad esempio, da silano (SiH^) o da tetrafluoru.ro di silicio (SiP^) come materiale di partenza e/o idrogeno e/o silano.

Per strati drogati di tipo n o di tipo j), il materiale pu?' venire drogato con 5-100 ppm di materiali droganti, quando questi strati vengono depositati. Per strati presentanti una conduttivit? di tipo n+ o p+, il materiale viene drogato con 100 ppm sino ad oltre l?I percento di materiale drogante, man mano che lo stesso viene deposi^ tato. I droganti di tipo n possono essere costituiti da fosforo, arsenico, antimonio o bismuto.

Preferibilmente, gli strati drogati n vengono depode?

sitati per mezzo deIla./composizione, mediante scarica a bagliore, almeno di tetrafluoruro di silicio (SiP^) e fosfina (PH^). A questa miscela possono

w?<? >Ul II

Ing. C.GREGORJ

-35-

pure venire aggiunti idrogeno e/o silano gassoso <SIH4).

I droganti di tipo j> possono essere costi? tuiti da boro, alluminio, gallio, indio o tallio. Preferibilmente, gli strati di tipo p vengono depositati per me zzo della decomposizione, mediante scarica a bagliore, almeno di silano e diborano (B^Hg ),oppure tetrafluoruro di silicio e diborano. Al tetrafluoruro di silicio ed al diborano, possono venire pure aggiunti idrogeno e/o silano.

Oltre a quanto precedentemente indicato, ed in conformit? ai principi della presente inven_ zione, gli strati di tipo jo vengono formati da leghe di silicio amorfo, contenenti almeno un elemento .in grado di aumentare l'intervallo della banda proibita. Ad esempio il carbonio e/o l'azoto pos_ sono venire incorporati nelle leghe di tipo jg, in modo tale da determinare un aumento degli intervalli delle bande proibite degli stessi. E<? >possibile formare una lega di silicio amorfo presentante un ampio intervallo della banda proibita, ad esempio per mezzo di una miscela gassosa di tetrafluoruro di silicio (SLF^)f silano (SiH^), diborano C?<H>g)? e metano (CH^). Questo comporta 1'ottenimento di una lega di silicio amorfo, di tipo jo, presentante

Ing. C.GREGORJ

-36-un ampio intervallo della banda proibita.

Gli strati drogati dei dispositivi vengono depositati a varie temperature, dipendentemente dal materiale che deve venire depositato e dal substrato impiegato. Per substrati di alluminio,la temperatura superiore non deve essere maggiore di circa 600?C, mentre per substrati di acciaio inossidabile, questa temperatura massima pu?* essere superiore a circa 1000?C. Per leghe intrinseche e drogate, inizialmente compensate con idrogeno e costituite, ad esempio, da quelle depositate dal materiale di partenza rappresentato dal 3ilano gassoso, la temperatura del substrato dovrebbe essere inferiore a circa 400?C e preferibilmente compresa fra 250?C e 350?C.

Altri materiali ed altri elementi formanti lega, possono pure venire aggiunti agli strati in^ trinseei e drogati, in modo tale da ottenere una generazione ottimizzata della corrente. Questi altri materiali ed elementi verranno in seguito descrit-ti in connessione con le configurazioni dei dispositivi incorporanti i principi caratteristici della presente invenzione, illustrati nelle figure

4-10.

Facendo riferimento alla figura 3 pu?*

Ing. C.GREGORJ

-37-

essere rilevato che la stessa rappresenta una sezione generale schematica di un dispositivo foto__ voltaico 80 al quale verr? fatto riferimento per facilitare la comprensione generale delle caratte__ ristiche e dei vantaggi della presente invenzione. Il dispositivo 80 pu?* presentare qualsiasi confi-gurazione per un dispositivo fotovoltaico e pu?* essere costituito? ad esempio, da un dispositivo _?-i-n, da un dispositivo j>-n o da un dispositivo a barriera Schottky. Il dispositivo in questione in_ elude un corpo 82 di materiale semiconduttore il qua__ le pu?* essere cristallino, policristallino, o di materiale semiconduttore amorfo o di qualsiasi combinazione di questi esempi specifici. In conformit? a quanto verr? descritto con riferimento alle figure 4-10, il corpo 82 di materiale semiconduttore e* preferibilmente costituito da una lega di silicio amorfo, quantunque questa scelta non debba essere considerata a carattere limitativo, con inclusioni di almeno una regione attiva nella quale vengono create, o fotogenerate, le coppie elettrone-buca.

Il corpo 82 di materiale semiconduttore e* disposto su di un mezzo 84 di indirizzamento della radiazione il quale puo<f >essere costituito da un materiale conduttivo o da un materiale rivestito di un

*<v>?9" v<

-38-

materiale conduttivo rappresentato, ad esempio, da un ossido conduttivo trasparente, in modo tale da formare un contatto inferiore per il dispositivo 80. Al di sopra del corpo di materiale semiconduttore 82 e* disposto uno strato 86 di materiale conduttivo costituito, ad esempio, da un ossido conduttivo i trasparente TCO (transparent eonductlve oxide). Lo strato di TCO pu?* essere costituito, ad esempio, da ossido di indio-stagno, stannato di cadmio, oppure da ossido di stagno drogato. Sullo strato conduttivo 86 e* stato depositato un disegno a griglia 88. La griglia 88 pu?' essere formata da una pluralit? di linee correlate ortogonalmente, di un metallo con duttivo, tale griglila potendo coprire dal 5 al 10 percento dell'area superficiale dello strato 86.

Lo strato 86 e la griglia 88 vengono utilizzati come contatto superiore per il dispositivo. Al di sopra della griglia 88 e dello strato conduttivo 86 e* stato depositato uno strato antiriflessione (AR) 90. In seguito verranno descritto, con maggiori det_ tagli gli strati di questo tipo. Inoltre, deve essere rilevato che e' pure possibile l'impiego, in sostituzione dello strato AR 90, di uno strato di vetro incapsulante.

Come pu?* essere rilevato dall'analisi

Ing. C.GREGORJ

-39-

della figura 3, il complesso 84 di indirizzamento della radiazione,il corpo semiconduttore 82, lo stra__ to conduttivo 86 ed il rivestimento AR 90, risulta-no tutti sostanzialmente planari e definiscono interfacce 94, 96 e 98 sostanzialmente parallele. La superficie 92 di incidenza della radiazione, del dispo-sitivo 80 e le interfacce 94, 96 e 98 sono disposte in modo tale da ricevere la luce incidente rappre-sentata dalla linea 100T indicativa di un raggio, riportata in modo tratteggiato, e disposta sostanziai mente in senso normale alle superfici considerate.

Con i riflettori proposti dalla tecnologia anteriore, i fotoni del raggio 100, non assorbiti nel corpo semiconduttore 82 durante il secondo passaggio, o passaggio riflesso, sono liberi di sfuggire dalla superficie frontale del dispositivo. Questo deriva dal fatto che il raggio 10 viene riflesso lungo la propria linea iniziale di incidenza nei confronti del dispositivo.

In conformit? ai principi della presente invenzione, il raggio 100 nan pu?' sfuggire dal dispo-sitivo, poich?* il complesso 84 di indirizzamento della radiazione incidente indirizza, o dirige il raggio attraverso il materiale semiconduttore,secondo un angolo sufficiente a provocare un sostanziale con

ing. C.GREGORJ

-40-

finamento del raggio all?interno del dispositivo 80. In modo pi?.specifico, quando il raggio 100 incide sul complesso 84 di indirizzamento della radiazione, lo stesso viene riflesso dal complesso 84, secondo un angolo maggiore dell?angolo critico per una interfaccia fra il materiale formante il corpo semiconduttore 82 e l'aria. Ad esempio, se il corpo 82 e' costituito da una lega di silicio amorfo presen_ tante un indice di rifrazione (n) pari a 3,5, l?an__ golo ? e' pari a 16,6?. Questo angolo pu?' venire c

calcolato adottando la formula di Snell per la quale la riflessione totale ? e' data dalla seguente relazione

-1 n?

3 = 5in

in cui:

?1 rappresenta l?indice di rifrazione di valo-re inferiore; e

rappresenta l?indice di rifrazione di valore superiore.

In questo caso, n e' uguale a 1 per l?aria, mentre <e>* pari a 5,5 per il silicio amorfo. Conseguentemente, il rapporto fra n^ e n2 e* pari a 0,286 mentre l'angolo il cui seno e'pari a 0,286, e<? >di 16,6?.

Qualsiasi raggio diretto attraverso il

tog. c. GREGORJ

-41-corpo semiconduttore 82, assumendo che lo stesso sia costituito da silicio amorfo, secondo un angolo di 16,6?, o di valore maggiore rispetto alla normale, verr? internamente riflesso nel dispositivo, almeno in corrispondenza della superficie di incidenza 92.

Tuttavia, la riflessione interna pu?* verificarsi anticipatamente, ad esempio in corrispondenza della interfaccia 98 o dell'interfaccia 96. Perche' possa verificarsi una riflessione interna in corrispondenza ' dell'interfaccia 98 nella quale lo strato di vetro, vale a dire lo strato antirifle3sione (AK) 90 pu?* presentare un indice di rifrazione pari, all'incirca, ad 1,45? il raggio dovrebbe risultare diretto in allontanamento dalla normale, di un angolo ?i valore uguale, o superiore a 24,5?? In modo analogo,per-che ' possa verificarsi una riflessione interna in corrispondenza dell?interfaccia 96 nella quale il materiale TCO pu?* presentare un indice di rifra__ zione di 2t0, l?angolo critico 6^ deve presentare un valore di 54,8?. In conformit? a quanto verr? in s_e guito descritto, il complesso 84 di indirizzamento della radiazione incidente,in conformit? all'invenzione, pu?* assumere varie forme differenti, allo scopo di consentire 1'indirizzamento di almeno una porzione della radiazione incidente attraverso la

Ing? c. GREGORJ

-42-

regione, o le regioni attive dei dispositivi foto__ voltaici in corrispondenza di angoli sufficienti a confinare sostanzialmente la radiazione diretta all?interno dei dispositivi. Il complesso per 1*indirizzamento della radiazione incidente pu?* essere costituito da un riflettore casuale o da un riflet? tore periodico? Con un riflettore casuale, non tutta la radiazione incidente viene confinata, mentre pu?* verificarsi una riflessione interna in corrispondenza di una qualsiasi delle interfacce, o superiici precedentemente descritte. Con un riflet? tore periodico,gli angoli di direzione possono venire controllati in modo tale che pressoch?* tutta la luce che raggiunge questa forma di mezzi di indirizzi-amento della radiazione incidente, possa venire confinata. Inoltre, l?angolo di dire___ zione pu?? venire controllato in modo tale che possa venire selezionata una specifica interfaccia in corrispondenza della quale deve verificarsi la riflessione interna. La radiazione che viene diretta dai mezzi di indirizzamento della radiazione,indicati in 84, e' prevalentemente costituita da luce nello spettro del rosso o con lunghezze d?onda di valore superiore, poich?* le lungl&ze d?onda di valore inferiore vengono pi? facilmente assorbite durante

UFFICIO BREVETTI

tng. C. GREGORJ -43-il primo passaggio attraverso la lega di silicio amorfa? Tuttavia, secondo quanto verr? in seguito descritto con riferimento alla figura 7? la radiazione incidente pu?' venire indirizzata attraverso la re__ gione attiva,in conformit? ai principi della presente invenzione, durante il primo passaggio della stessa, in un dispositivo.

Facendo riferimento specifico alla figura 4, pu?* essere rilevato che nella stessa e* stata riportata una sezione di un dispositivo j)-i-n 110 includen__ te un riflettore a superficie casuale indicato in 111, incorporante i principi caratteristici della presente invenzione? Il riflettore a superficie, di tipo casuale 111 include un substrato 112 che pu?* essere costituito da vetro. Lo strato 112 presenta una superficie superiore irruvidita casualmente,ad esempio mediante sabbiatura, in modo tale da formare? una superficie superiore irruvidita 113? La sabbia-tura rappresenta un processo ben noto nel quale

i

granelli particellari molto fini di un abrasivo ven gono proiettati, ad alta velocit?, contro la 3uper__ fiele che deve venire irruvidita. Il substrato 112 presenta una larghezza ed un lunghezza in accordo con quanto desiderato*

In conformit? ai principi della presente

Ing. <?>? GREGORJ

-44-Invenzione, uno strato 114 di un metallo fortemente riflettente, viene depositato sulla superficie di vetro irruvidita 113. Lo strato 114 viene depositato per mezzo di un processo di deposizione da fase vapore, costituente un processo di deposizione relativamente veloce- Lo strato 114 e' preferibilmente costituito da un metallo notevolmente riflettente, iquale l'argento, l?alluminio, l?oro, il rame o qualsiasi altro materiale fortemente riflettente. Al di sopra dello strato 114 viene depositato uno stra_ to 115 di un conduttore trasparente costituito, ad esempio, da un ossido conduttivo trasparente (TCO), co-me precedentemente definito- Il conduttore trasparen-te deve risultare almeno trasparente nei confronti dei fotoni presentanti lunghezze d?onda tali da non venire inizialmente assorbiti durante il primo pas-saggio attraverso il dispositivo- Lo strato TCO

115 pu?* venire depositato per mezzo di un processo di deposizione da fase vapore e pu?' essere formato, ad esempio, da strati multipli 115a e 115Jb di ossido di indio-stagno (ITO), di stannato di cadmi? (Cd2SnO^)f di ossido di cadmio (CdO), di solfuro di cadmio (CdS), di ossido di zinco (ZnO), d? ossido ra_ meoso (???,?), di plumbato di bario (Ba2FbO^), o di ossido di stagno (Sn02) oppure pu?* essere formato da

Ing. <:>? GREGORJ

-45-un singolo strato dei composti precedentemente indicati. Lo strato, o gli strati TCO il5 vengono utilizzati come contatto posteriore per il dispositivo 110 e gli stessi vengono pure utilizzati come strato, o strati di liveIIamento per 1*ottenimento di una superficie sostanzialmente pi? planare sulla quale pu?' venire depositato il semiconduttore. Lo strato, o gli strati TCO vengono pure utilizzati come una barriera nei confronti della diffusione, allo scopo di impedire la diffusione per lo strato 114 di metallo fortemente conduttivo, nel materiale semiconduttore del dispositivo. Il substrato di vetro 112, lo strato 114 di metallo fortemente riflettente e lo strato 115 di materiale conduttore trasparente, formano un riflettore a superficie, di tipo casuale,in conformit? ai principi della presente invenzione. Poich?* lo strato 114 risulta irruvidito in modo casuale, almeno una porzione della luce incidente che colpisce il riflettore 111, verr? diretta, attraverso il dispositivo, secondo un angolo sufficiente a provocare il confinamento di questa luce diretta, entro il dispositivo,in confor_ mit? a quanto precedentemente descritto.

Il riflettore a superficie casuale 111 viene quindi collocato nella camera di deposizione

Ing. C.GREGORJ

-46-

mediante scarica a bagliore. Un primo strato di lega di silicio amorfo 116, presentante un ampio intervallo della banda proibita, drogato con impurezze di tipo jg, viene depositato sullo strato 115, in conformit? ai principi della presente invenzione. In con^ formit? a quanto indicato, lo strato 116 presenta una conduttivit? di tipo p+. La regione p+ presenta uno spessore minimo possibile, dell?ordine di 50-500 angstrom, tale valore essendo sufficiente a garantire che la regione p+ possa formare un buon contatto ohmico con lo strato di ossido conduttivo e trasparente 115.

<?>^a regione p+ viene pure utilizzata per stabilire un gradiente di potenziale attraverso il dispositivo, per facilitare la raccolta delle coppie di elettronibuche, indotte dalla radiazione fotonica, sotto forma di corrente elettrica. La regione p+ 116 pu?* venire depositata da una qualsiasi delle miscele gassose precedentemente citate,per la deposizione di questi materiali in conformit? ai principi della presente invenzione .

Un corpo di una lega di silicio amorfo intrinseco 118 viene successivamente depositato sullo strato 116 a conduttivit? di tipo JD e presentante un ampio intervallo della banda proibita. ? corpo intrinseco 118 e? relativamente spesso, nel senso che

Ing. C. GREGORJ

-47- o presenta uno spessore dell'ordine di 4500 A e lo stes_ so viene depositato da tetrafluoruro di silicio -ed idrogeno e/o silano. Il corpo intrinseco 118 contiene, preferibilmente, la lega di silicio amorfo compensata con fluoro,in cui viene generata la mag__ gioranza delle coppie elettrone-buca? La corrente di corto circuito del dispositivo viene intensifica_ ta per mezzo degli effetti combinati del riflettore proposto dalla presente invenzione e per mezzo dell'ampio intervallo della banda proibita dello strato di lega di silicio amorfo 116 a conduttivit? di tipo ??

Sul corpo di materiale intrinseco 118 viene depositato un ulteriore strato drogato 120 il quale presenta una conduttivit? opposto rispetto a quella del primo strato drogato 116, Questo strato drogato 120 e' formato da una lega di silicio amorfo, a conduttivit? di tipo n+. Lo strato 120 di tipo riviene depositato da una qualsiasi delle miscele gassose precedentemente considerate per la deposizione di un materiale di questo tipo. Lo strato 120 di tipo n+ viene depositato sino al raggiungimento di uno spessore compreso fra 50 e 500 angstrom e lo stesso viene utilizzato come strato di contatto.

Al di sopra dello strato 120 di tipo n+

Ing. C.GREGORJ

-43-v?ene depositato un altro strato di ossido conduttivo trasparente (TCO) 122* Lo strato TCO 122 pu?* venire depositato in un ambiente per deposizione da fase vapore e lo stesso pu?* essere costituito da ossido di indio-stagno (ITO), stannato di cadmio (Cd2SnO^), oppure ossido di stagno (Sn02) drogato?

Sulla superficie dello strato TCO 122 viene depositato un elettrodo a griglia 124 realizzato con l?impiego di un metallo caratterizzato da una buona conduttivit? elettrica* La griglia 124 pu?' comprendere linee di materiale conduttivo, disposte ortogonalmente fra di loro ed occupanti soltanto una porzione secondaria dell'area della regione metallica, la parte rimanente della quale deve venire esposta alla radiazione solare. Ad esempio, la griglia 124 pu?' occupare soltanto dal 5 al 10$ dell'intera area dello strato TCO 122. L'elettrodo di griglia 124 raccoglie,in modo uniforme, la corrente dallo strato TCO 122, in nodo tale da garantire una buona resistenza serie, di piccolo valore per il dispositivo.

Per completare il dispositivo 110, uno uno strato antiriflessione (AR) o incapsulante a base di vetro 126 viene depositato al di sopra dell'elettrodo di griglia 124 e dell'area dello strato

- ? II

Ing. C.GREGORJ

-49-TCO 122 fra le aree dell'elettrodo di griglia. Lo strato antiriflessione AR, vale a dire lo strato di vetro 126 presenta una superficie 128 di incidenza della radiazione solare, sulla quale incide appunto la radiazione solare. Se lo strato 126 e* costi-tuito da uno strato AR, lo stesso pu?? presentare uno spessore dell'ordine di grandezza della lunghez-za d'onda del punto di energia massima dello spettro della radiazione solare, diviso per quattro volte l'indice di rifrazione dello strato antiriflessione 126. Un appropriato strato AR 126 e' costituito da uno strato di ossido di zirconio presentante uno

0

spessore pari, all*incirca, a 500 A e presentante un indice di rifrazione di 2,1. Se lo strato 126 e'* costituito da un incapsulante,lo spessore dello strato TCO 122 pu?* venire selezionato in modo tale da consentire

/che lo stesso possa pure operare come strato antiriflessione per il dispositivo 110.

Cerne versione alternativa, il riflettore a superficie casuale 111 pu?* essere formato da un foglio di acciaio inossidabile o di altro metallo anzich?* essere formato dal vetro 112 precedentemente considerato. La superficie irruvidita pu?* essere ottenuta proiettando molecolarmente;un metallo fortemente conduttivo costituito, ad esempio, da alluminio

UFFICIO BREVETTI

-50- fng. C. GREGORJ al di sopra del foglio di acciaio inossidabile. E* possibile ottenere, per proiezione molecolare, o spruzzatura, uno strato di alluminio con dimensioni granulometriche , relativamente grandi,per formare ' una superficie irruvidita in modo casuale. Al di sopra dello strato di alluminio pu?* venire depositato uno strato TCO, analogo allo strato 115.

Pressoch?* tutti i fotoni della luce inci-dente, presentanti lunghezze d'onda inferiori, ver_ ranno assorbiti dallo strato int "inseco attivo 118. Conseguentemente, la porzione predominante dei fotoni che non sono stati assorbiti e che raggiunger? il riflettore a superficie casuale 111, presenter? lunghezze d'onda di valore elevato pari, all*incirca,

0

a 6000 A e di valore superiore. Questa radiazione incidente che colpisce il riflettore 111 verr? dispersa in nodo casuale ed almeno parte di questi raggi verr? diretta attraverso la regione intrinseca 118 secondo angoli sufficienti a provocare una riflessione interna degli stessi in corrispon_ denza di una delle interfacce degli strati 118 e strati

120, degli/120 e 122, degli strati 122 e 126 o in corrispondenza dell'interfaccia dello strato 126

e dell'atmosfera sovrastante. I raggi di luce incidente,in tal modo diretti, verrano sostanzialmente

Ing. C GREGORJ

-S?confinati all'interno del dispositivo 110. La banda proibita dello strato intrinseco 118 pu?* venire regolata per una particolare caratteristica di fotorisposta,per mezzo dell*incorporamento ci elementi in grado di diminuire il valore dell'energia proi_ bita. Come ulteriore alternativa, l'intervallo della banda proibita del corpo intrinseco ?18 pu?' venire graduato in modo tale che lo stesso possa aumentare gradualmente dallo strato 116 di tipo JH allo strato 120 di tipo n+, secondo quanto descritto, ad esempio, nella domanda di brevetto statunitense No.427.756, depositata a nome Stanford R.Ovshinsky e David Adler il 29 settembre 1982 ed intitolata "lifethods for Crading th? Band Gaps of Amorphous Alloys and Devices". Ad esempio, quando viene depositato 10 strato intrinseco 118, uno o pi? degli elementi in grado di diminuire il valore dell?energia proibita e costituiti, ad esempio, da germanio, stagno o piombot possono venire incorporati nella lega in concentrazioni gradualmente decrescenti. Ad esempio, 11 germano gassoso (GeH^) pu?* venire introdotto nella camera di deposizione mediante scarica a bagliore, partendo da una concentrazione relativamente elevata e diminuendo gradualmente la concentrazione stessa man mano che lo strato intrinseco

iurriv^nj DKtvt ? M

Inp. C> GREGORJ

-52-viene depositato? sino ad un punto in corrispondenza del quale termina tale introduzione. ? risultante corpo intrinseco presenter? quindi un elemento di diminuzione della banda proibita rappresentato, ad esempio, dal germanio, secondo concentrazioni gradualmente decrescenti dallo strato 116 di tipo j>+ allo strato 120 di tipo n+.

Con riferimento specifico alla figura 5 pu?* essere rilevato che nella stessa e? stata rap-presentata una cella fotovoltaica 130, del tipo j3-_i-n la quale include un riflettore massiccio, o volumetrico 132, di tipo casuale, incorporante i principi caratteristici della presente invenzione. La cella 130 include uno strato 138 di tipo jq, uno strato intrinseco 140 ed uno strato 142 di tipo n. Gli strati 138, 140 e 142 possono venire realizzati con l?impiego di leghe di silicio amorfo, come precedentemente descritto con riferimento al disposi^ tivo 110 schematizzato nella figura 4. Inoltre, come nel dispositivo rappresentato nella figura 4,il dispositivo 130 include uno strato 144 di ossido condut-tivo trasparente TC0, una griglia di raccolta 146 ed uno strato antiriflessione o incapsulante di ve_ tro 148.

Il riflettore massiccio casuale 132 include

Ing. c. GREGORJ

-53-un foglio, o elemento sostanzialmente planare 134

di un materiale ceramico o di smalto. Questi materiali presentano un elevato indice di rifrazione, ad esempio superiore a 1,45, non sono fotoassorbenti e presentano grani e faccette distribuiti in modo casuale di componenti policristallini nella loro massa, in modo tale da determinare una dispersione casuale della luce incidente in tutte le direzioni. La ceramica, o lo smalto, possono contenere, ad esempio, biossido di titanio, seleniuro di zinco, solfuro di zinco, selenio o carburo di silicio. Il foglio 134 pu?' pure venire formato per mezzo di una depos izione congiun_ ta di ossido di stagno e di biossido di titanio.

Poich?? la diffusione casuale della luce dal foglio 134 rappresenta un effetto volumetrico, la superficie del foglio pu?' venire lucidata o altri-menti resa molto levigata. Questo risulta vantaggioso poich?* e* possibile ottenere,in questo caso, una superficie liscia per la deposizione del materiale semiconduttore. Anche se le ceramiche e gli smalti possono venire resi elettricamente conduttivi ad un certo grado, uno strato 136 di ossido conduttivo trasparente TCO, pu?? venire previsto fra il foglio 134 e lo strato di lega di silicio amorfo 138, di tipo j>, in modo tale da formare un contatto di fondo per

UFFICIO BREVETTI -54- Ing. c. GREGQRJ il dispositivo 130.

Facendo ora riferimento specifico alla

figura 6, pu?' essere rilevato che nella stessa e<f>

stata rappresentata una cella fotovoltaica js-i-n

includente un riflettore 152 presentante una super_

ficie periodica, incorporante i principi caratteri^

stici della presente invenzione. La cella 150 include uno strato 158 di una lega di silicio amorfo

di tipo jo, uno strato 160 di una lega di silicio

amorfo, di tipo intrinseco ed uno strato 162 di una

lega di silicio amorfo a conduttivit? di tipo n.

Gli strati 158, ISO e 162 possono venire formati

impiegando leghe e processi del tipo precedentemente

descritto. Il dispositivo include pure uno strato

TCO 164, una griglia di raccolta 166 ed uno strato antiriflettente o un incapsulante di vetro 168.

Il riflettore a superficie periodica 152

comprende un reticolo riflettente a diffrazione 154

il quale pu?? venire realizzato con l?impiego di

un metallo conduttivo quale, ad esempio, l?alluminio

in modo tale da formare un contatto posteriore per

la cella 150 e comprende pure uno strato sovrastante

156 di ossido conduttivo trasparente TCO. La configu

razione del reticolo di diffrazione pu?? assum?re

qualsiasi forma periodica in sezione ossia,ad esem

?..IU>W URCVtlII

-55- <? >C. GftEGORJ pio, questa configurazione pu?' essere sinusoidale, ad onda quadra, o simili. In conformit? a quanto il-lustrato ed in accordo con una versione preferita, il reticolo 154 e* costituito da un reticolo a den-ti di sega. I reticoli di questo tipo sono pr?feriti, poich?* vengono minimizzate le riflessioni di ordine zero (0), vale a dire le riflessioni nor__ mali al reticolo.

Come precedentemente indicato, i riflettori periodici sono vantaggiosi,poich?<1 >gli angoli di diffrazione possono venire selezionati per mezzo di un'appropriata scelta del reticolo. Questo consente, in effetti,la selezione dell'interfaccia in corri-spondenza della quale si verifica una riflessione interna. Nel dispositivo 150, e* desiderabile che la riflessione interna si verifichi in corrispon-denza o al di sotto dell?interfaccia degli strati 168 e 164, in modo tale da impedire che la griglia di raccolta 156 possa bloccare una parte della luce riflessa internamente.

Nella progettazione di un reticolo di dif frazione, e' possibile adottare la seguente espres sione:

-1

sin

diff nd

in cui

<,?>9? C. GREGORJ

? -56-

n rappresente l? indice di rifrazione del mezzo nel quale viene operata la diffrazione della luce;

X rappresenta la lunghezza d?onda della luce nel vuoto;

d rappresenta la spaziatura del reticolo; e m rappresenta l'ordine di diffrazione.

L?altezza (h) del reticolo di diffrazione rappresenta pure una variabile che consente una regolazione dell?intensit? della luce che viene diffrat_ ta nei vari ordini di diffrazione? In generale, per intensificare l'intensit? del primo ordine di raggi diffratti, l?altezza h dovrebbe essere pari, all?incirca, ad una lunghezza d?onda, in corrispondenza della frequenza di interesse.

Viene pure migliorata la diffrazione del primo ordine quando il parametro d. e? pari, all'incirca, ad una lunghezza d'onda in corrispondenza della frequenza di interesse. In questo caso, poich?' la maggior parte dei fotoni presentanti lunghezze d?onda inferiori viene assorbita nella regione intrinseca attiva 160, durante il primo passaggio dei fotoni, rivestono un particolare interesse i fotoni di lunghezza d'onda superiore pari, all'incirca, a 0

6600 A ed i fotoni di lunghezza superiore.

UFFICIO BREVETTI

-57- Ing. C. GREGORJ o

Quando d e' pari a 6600 A, ? essendo uguale a 1 per la diffrazione del primo ordine e con il reticolo 154 rivestito di uno strato 156

di ossido conduttivo trasparente TCO costituito, ad esempio, da ossido di indio-stagno,pre3entante un indice di rifrazione (n) di 2,1, l?espressione precedentemente definita pu?* essere risolta per

diff

6 -1 6600 l

iin

diff ? = sin <?1 >0,4-8 = 28,4?

6600 1 .2,1

Questo angolo di 28,4?, entro lo strato TCO 156, per mezzo della legge di Snell, e' sufficiente ad indirizzare i raggi attraverso gli strati di lega di silicio amorfo 158, 160 e 162 in corrispondenza di un angolo maggiore dell?angolo cri_ tico per una interfaccia del silicio amorfo con l'aria, in modo tale da provvedere ad una riflessione interna, almeno in corrispondenza dell?interfaccia dello strato 168 e dell?aria circostante.

Ovviamente, progettando un reticolo di diffrazione per un ordine di diffrazione di valore superiore, e? possibile ottenere un angolo di valore maggiore, allo scopo di ottenere una riflessione interna

prima di questa interfaccia*

facendo riferimento specifico alla figu

Ing. C GREGORJ

-58-ra 7 pu?* essere rilevato che nella stessa e? stato illustrato un dispositivo fotovoltaico 170, di tipo j3-_i-n, includente un elemento 172 di indirizzamento della luce incidente, disposto fra lo strato di lega di silicio amorfo 174 di tipo n e lo strato TCO 176. Il complesso 172 di indirizzamento della luce inci-dente comprende un reticolo di diffrazione 178, del tipo a trasmissione,disposto in modo tale da indiriz? zare tutta la luce incidente attraverso la regione intrinseca 180, secondo un certo angolo. Tuttavia, poich?* pressoch?* tutta la luce di minor lunghezza d?onda verr? assorbita nella regione intrinseca 180, durante il primo passaggio,il reticolo di diffrazione 178 pu?* venire ottimizzato per le lun-ghezze d?onda di valore superiore, come precedentemente descritto. Quantunque nella figura 7 sia stato rappresentato un reticolo di diffrazione ad andamento sinusoidale, deve essere rilevato che e* possibile,in alternativa, utilizzare qualsiasi altro tipo di re__ ticolo,in conformit? a quanto precedentemente de-scritto.

Analogamente a quanto indicato con riferimento alle celle jo-i-n precedentemente descritte, la cella 170 include pure uno strato 182, a condutti-vit? di tipo JD, di una lega di silicio amorfo,una

fng. C GREGORJ

-59-

griglia di raccolta 184 ed uno strato 186 di mate^ riale antiriflessione o di un incapsulante di vetro. I vari strati vengono depositati su di un substrato 171? di vetro? acciaio inossidabile o di qualsiasi altro materiale appropriato per la realizzazione di un substrato. Al di sopra del substrato 171 viene depo-sitato uno strato 173 di un metallo fortemente conduttivo e, pertanto, notevolmente riflettente, al di sopra del quale viene depositato uno strato TCO 175? Lo strato di metallo riflettente 173 e lo stra__ to TCO 175 formano un retroriflettore per riflettore la luce non sfruttata, nuovamente nella regione in__ trinseca 180.

Alternativamente, il direttore trasparente pu?* essere di vetro e pu?* presentare una superficie irruvidita ottenuta,ad esempio, mediante sabbiatura. I vari strati di lega di silicio amorfo possono venire depositati sulla superficie irruvidita con successiva deposizione di un retroriflettore speculare. In questa forma di dispositivo,la radiazione incidente viene dapprima diretta attraverso il substrato di vetro. Il substrato di vetro forma un direttore della radiazione, di tipo casuale.disposto sul lato del-la regione attiva sulla quale incide per la prima volta la luce

<1>? ? Vc.jjI

Ing. ???GREGORJ

-60-

, facendo ora riferimento specifico alla figura 8 pu?* essere rilevato che nella stessa e* sta^ ta rappresentata un'altra cella fotovoltaica 190, di ?tipo _p-jL-n, detta cella includendo un riflettore volu^ metrico periodico 192 incorporante i principi caratte_ risiici della presente invenzione. Poich?' il dispositivo 190 risulta altrimenti identico alle celle riportate nelle figure 4-6, verr? descritto,in dettaglio, il solo riflettore volumetrico periodico.

Il riflettore volumetrico periodico 192 e* disposto su di un substrato 194 di vetro, acciaio inossidabile o di qualsiasi altro appropriato materia-le che risulti adeguato per la formazione di un substrato. Il riflettore volumetrico periodico 192 as-sume la forma di un ologramma comprendente una plura__ lit? di sottili elementi planari, o linee 196 di ma-teriale riflettente costituito, ad esempio, da allu-minio, annegate in un mezzo 198 di materiale traspa-rente. In questo caso, il materiale trasparente e*rappresentato da un ossido conduttivo trasparente quale, ad esempio l'ossido di indio-stagno, in modo tale da ottenere un mezzo appropriato per le linee 196 ed un contatto di fondo per il dispositivo 190.

le linee 196 sono disposte secondo un certo angolo, risultano opportunamente distanziate e sostanzial

<,?>9? C. GREGORJ

-61-mente parallele fra di loro. La diffrazione della luc? per mezzo di un ologramma pu?' venire predetta adottan-do la stessa espressione precedentemente definita per un reticolo di diffrazione. In questo caso, la spazia-tura (d) rappresenta la spaziatura fra le linee, o strisce 196?

Poich?* la diffrazione della luce si verifica nel volume dell*ologramma*la superficie superiore dello stesso pu?* essere lucidata o altrimenti resa liscia. E* quindi possibile l'ottenimento di una superficie levigata sulla quale e* possibile deposita-re lo strato di lega di silicio amorfo.

Facendo ora riferimento specifico alla figura 9 pu?* essere rilevato che nella stessa e* stata riportata una sezione di un dispositivo 200 a celle multiple, realizzato secondo una configurazione in tandem, ed includente un riflettore a superficie, di tipo casuale,incorporante i principi caratteristici della presente invenzione. Il dispositivo 200 comprende due unit? a cella singola 202 e 204, rispetti_ vanente, disposte in serie fra di loro. Come pu?* es-sere rilevato,e* possibile l?impiego di pi? di due unit? a cella singola.

Il dispositivo 200 include un riflettore a superficie casuale 206 comprendente uno strato di

-62- Ing. C.GREGORJ vetro 203 trattato mediante sabbiatura? detto strato di vetro essendo rivestito di uno strato 205 di metallo presentante un buon coefficiente di riflessione e costituito? ad esempio, da alluminio. Sullo strato di metallo 205 viene depositato uno strato di ossido conduttivo trasparente 207 costituito, ad esempio, da un primo strato di ossido di indio-stagno 207a e da un secondo strato di ossido di stagno drogato 207b o costituito da un singolo strato di ossido di indio-stagno. Lo strato 207 di ossido conduttivo trasparente pu?' venire depositato in conformit? a quan__ to precedentemente descritto?

La prima unit? a cella 202 include un primo strato di lega di silicio amorfo 208, drogata in modo tale da ottenere una conduttivit? di tipo J2+, detto strato 208 essendo stato depositato sullo strato di ossido conduttivo trasparente 207.Lo strato J3+ e* preferibilmente costituito da una lega di silicio amorfo, di tipo jg presentante un ampio intervallo di energia proibita,in conformit? ai principi della presente invenzione. Questo strato pu?* venire depositato con l?impiego di qualsiasi materiale fra i materiali di partenza precedentemente citati, per il deposito di uno strato di questo tipo.

Sullo strato jo+ 200, presentante un am

UFFICIO BREVETTI

-63- ?<?>?. C. GREGORJ pio intervallo di energia proibita viene depositato

nn primo corpo 210 costituito da una lega di silicio amorfo, di tipo intrinseco. Il primo corpo costituito da una lega intrinseca 210 e* preferibilmente costituito da una lega di silicio-fluoro, di tipo amorfo.

Sullo strato intrinseco 210 e* stato depositato un ulteriore strato di lega di silicio amorfo, di tipo drogato,indicato in 212? Questo strato presenta tina conduttivit? di tipo opposto rispetto<' >alla conduttivit? del primo strato drogato 208 e, pertanto, in questo caso, questo strato presenta una conduttivit? di tipo n+?

La seconda unit? a cella 204 e* essenzialmente identica e la stessa include un primo strato

214 a conduttivit? di tipo j>+, un corpo intrinseco

216 ed un ulteriore strato 218 drogato in modo tale

da ottenere una conduttivit? di tipo n+. Il dispositivo 200 viene completato da uno strato TCO 220, da

un elettrodo di griglia 222, e da uno strato antiriflessione, o incapsulante di vetro 224.

Gli intervalli di energia proibita degli strati intrinseci vengono preferibilmente regolati,

in mod?

/che l'intervallo di energia proibita dello strato

216 risulti maggiore dell?intervallo di energia pro?_ bita dello strato 210. Per questo scopo,la lega for

Ing. C GREGORJ

-64-mante lo strato 216 pu?' includere uno o pi? elemen__ ti di incremento dell?intervallo di energia proibita quali? ad esempio, l?azoto ed il carbonio. Da lega intrinseca, formante lo strato intrinseco 210 pu?? includere uno o pi? elementi in grado di diminuire l?intervallo di energia proibita e costituiti, ad esempio, da germanio, stagno o piombo.

Dall'analisi della figura pu?' essere rile_ vato che lo strato intrinseco 210 della cella presenta uno spessore maggiore dello strato intrinseco 216. Questo consente l?utilizzazione dell?intero spettro sfruttabile dell'energia solare per la gene__ razione di coppie di elettroni-buche.

Quantunque sia stata illustrata e descrit-ta una versione comportante l?impiego di celle in tandem,deve essere rilevato che le celle unitarie possono pure risultare isolate l?una dall'altra, con strati di ossido, a titolo di esempio,per formare una cella multipla del tipo accatastato. Ogni cella potrebbe includere ima coppia di elettrodi di rac-colta,per facilitare la connessione serie delle cel-le, con un cablaggio esterno.

Come ulteriore alternativa ed in accordo con quanto citato con riferimento alle celle singole precedentemente descritte, deve essere rilevato che

UFFICIO BREVETTI

-65- !ng. C GREGORJ uno o pi?.dei corpi intrinseci delle celle unitarie possono includere leghe con intervalli di energia proibita opportunamente graduati. Uno qualsiasi degli elementi utilizzati per aumentare o diminuire l?in-tervallo di energia proibita, secondo quanto pre-cedentemente descritto, pu?* venire incorporato nelle leghe intrinseche,per questo scopo specifico. Pu?* essere pure fatto riferimento alla domanda di bre_ vetto statunitense ???.427?757, depositata il 29 Set_ tembre 1982 a nome Stanford R. Ovshinsky e David Adler ed intitolata "I-ultiple Cel] Photoresponsive Amorphous Alloys and Devices".

Facendo ora riferimento specifico alla figura 10, pu?* essere rilevato che nella 3tessa e* stata illustrata una cella fotovoltaica 230, di tipo J>".i-n, in tandem, sostanzialmente identica alla cella 200 schematizzata nella figura 9, salvo il fatto che questa cella 230 include un riflettore a superficie periodica 232. Conseguentemente, questa cella verr? descritta, in dettaglio, soltanto con riferimento al riflettore 232.

Analogamente alla versione rappresentata nella figura 6,il riflettore a superficie periodi_ ca 232 assume la forma di un reticolo di diffrazione 234 del tipo a riflessione. Quantunque il reticolo

UFFICIO BREVETTI

?66? <,?>9? c. GREGORJ 234 possa presentare una configurazione sinusoidale, ad onda quadra o altre configurazioni periodiche, il reticolo 234 e' stato rappresentato, anche in questo caso, sotto forma di un reticolo ad intaglio, o a denti di sega. Il reticolo pu?* venire realizzato con l<f>impiego di un metallo dolce quale, ad esempio, l?alluminio? Questo reticolo e* stato rivestito di uno strato 236 di ossido conduttivo trasparente TCO cpstituito, ad esempio, da ossido di indio-stagno, I

da stannato di cadmio o da ossido di stagno drogato, sul quale possono venire depositate leghe di silicio amorfo. Il reticolo di diffrazione 34 opera in modo analogo a quanto precedentemente descritto in relazione alla figura 6.

Con riferimento specifico alla figura 11 pu?? essere rilevato che nella stessa e* stato illustrato un altro dispositivo fotovoltaico a cella singola 240, del tipo J>-.i-n, incorporante la presente invenzione. In questo caso, un substrato trasparente 242 formato, ad esempio, con l?impiego di un vetro, presenta uno strato ICO 250, uno strato di tipo 244, uno strato intrinseco 246 ed uno strato di silicio amorfo di tipo n 248 depositati,in successione, sullo stesso. Al di sopra dello strato 248 di tipo n, viene formato uno strato 252 di una vernice conduttiva

- - - ? III

Ina. C GREGORJ -67-in grado di diffondere la luce. Lo strato 252 pu?' essere ottenuto, ad esempio, da una vernice di al-luminio o da una vernice di oro. Queste vernici sono conduttive e quando le stesse vengono applicate a spazzola, o per spruzzatura, o simili, le stesse formano uninterfaccia di dispersione della luce, a carattere casuale, fra gli strati 248 e 252. Alternativamente, lo strato 252 pu?* comprendere un primo strato di un conduttore trasparente quale, ad esempio, un ossido conduttivo trasparente ed un se? condo strato di una vernice non conduttiva ma in grado di disperdere la luce come si verifica,ad esem-pio,per una vernina bianca opaca presentante un elevato contenuto di titanio.

Il dispositivo schematizzato nella figura 11 e* configurato in modo tale da ricevere la radiazione rappresentata dalla luce incidente, attraverso il substrato di vetro 242. La luce incidente non assorbita durante il primo passaggio attra_ verso il dispositivo, verr? diffusa casualmente dallo strato 252. Almeno parte dei raggi di luce dispersi, o diffusi, verranno diretti attraverso gli strati di silicio amorfo 248, 246 e 244, secondo angoli sufficienti a provocare una riflessione inter^ na di questi raggi ed un sostanziale confinamento

Ing. C.GREGORJ

-68-degli stessi all*interno del dispositivo 240.

Da quanto precedentemente descritto, risulter? evidente che l'invenzione consente di fornire celle fotovoltaiche caratteristiche e perfezionate in grado di garantire migliori efficienze e maggiori correnti di corto circuito. I direttori della radiazione incidente descritti nel corso della presente trattazione, rappresentano mezzi con l'ausilio dei quali almeno una porzione della luce incidente pu?* venire diretta attraverso la regione, o le regioni attive, delle celle,secondo angoli sufficienti a provocare una riflessione interna entro le celle e garantire in tal modo un confinamento sostanzialmente totale della luce all'interno delle stesse. Poich?* viene consentito il passaggio mul-tiplo della luce attraverso la regione, o le regioni attive, queste regioni attive possono venire rese di spessore inferiore rispetto a quanto precedentemente consentito. Questo consente una raccolta pi? efficiente dei portatori di carica fotogenerati mentre, nello stesso tempo, viene garantito un maggior assorbimento della luce.

Per ogni forma pratica realizzativa dell'invenzione descritta nel corso della presente trattazione, gli strati di lega, salvo gli strati di

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI

   I. In un dispositivo fotovoltaico realizzato con l'irrpiego di materiali semiconduttori, includen_ te almeno una regione attiva sulla quale pu?' incidere una radiazione per produrre portatori di carica, il perfezionamento caratterizzato dal mezzi di indirizzamento della radiazione (84, 111, 132, 152, 172, 192, 206, 232) per dirigere, o indirizzare, almeno una porzione di detta radiazione incidente (100) at__

   WI I iwiw ontvt ? ?

   Jng. C.GREGORJ

   -70-

   traverso detta "almeno lina" regione attiva (118, 140, 160, 180, 210, 216, 246) in corrispondenza di un angolo sufficiente a provocare un sostanziale confinamento di detta radiazione indirizzata, entro ^etto dispositivo fotovoltaico (80, 110, 130, 150, 170, 190, 200, 230, 240).

   2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detto angolo sufficiente a provocare un sostanziale confina-mento di detta radiazione indirizzata (100) entro detto dispositivo fotovoltaico (80, 110, 130, 150, 170, 190, 200, 230, 240), risulta maggiore di un angolo critico il cui seno e* uguale all'indice di rifrazione dell'aria diviso per l'indice di rifrazione di detto materiale semiconduttore formante detta "almeno una" regione attiva (118, 140, 160, 180, 210, 216, 246).

   3. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 o 2, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detta regione attiva (118, 140, 160, 180, 210, 216, 246) e? disposta in modo tale da ricevere, inizialmente, detta radiazione incidente, sostan_ zialmente in senso normale alla stessa.

   4 Dispositivo secondo la rivendicazione 3, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detto an

   ? ? ? <?>VIW uncv c i | I

   -71- c. GREGORJ golo critico e* rappresentato dall?angolo incluso fra la radiazione incidente in senso normale e la radiazione indirizzata.

   5* Dispositivo secondo la rivendicazione 4, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detto angolo critico e* pari, all*incirca, a 16,6 gradi. 6? Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5? ulteriormente caratte__ rizzato dal fatto che comprende una pluralit? di regioni attive (118, 140, 160, 180, 210, 216, 246).

   7* Dispositivo secondo la rivendicazione 6, ulteriormente caratterizzato dal fatto che dette regioni attive (118, 140, 160, 180, 210, 216, 246) sono disposte in modo tale da formare una cella foto_ voltaica in tandem (200, 230).

   8. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7, ulteriormente caratteriz-zato dal fatto che detti mezzi di indirizzamento della radiazione (84, 111, 132, 152, 172, 192, 206, 232, 252) comprendono un direttore della radiazione, di tipo casuale (111, 132, 206, 252).

   S* Dispositivo secondo la rivendicazione 8, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detto direttore della radiazione, di tipo casuale (111, 132, 206 , 252) , e* disposto sul lato di detta regio

   fng. - GREGORJ

   -72-

   ne attiva (118, 140, 160, 180, 210, 216, 246) sulla quale incide per prima la radiazione (100),

   10, Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7? ulteriormente caratteriz_ zato dal fatto che detti mezzi di indirizzamento della radiazione (84, 111, 132, 152, 172, 192, 206, 232, 252) comprendono un riflettore casuale (111, 206), 11, Dispositivo secondo la rivendicazione 10, , ulteriormente caratterizzato dal fatto che detto riflettore casuale e' costituito da un riflettore a superficie, di tipo casuale (111, 206),

   12, Dispositivo secondo la rivendicazione 11, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detto riflettore casuale a superficie (111, 206) e' disposto adiacentemente a detta regione attiva, sul lato della stessa opposta al lato sul quale incide per prima detta radiazione incidente (100),

   13, Dispositivo secondo la rivendicazione 11 o la rivendicazione 12, ulteriormente caratterizza-to dal fatto che detto riflettore casuale a super_ ficie (111, 206) comprende un elemento planare presentante una superficie riflettente, resa ruvida.

   14, Dispositivo secondo la rivendicazione 13, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detta superficie resa ruvida viene rivestita di un raate_

   urriwu ?KtVETTl

   ???<, >C. GREGORJ -75-riale riflettente

   15. Dispositivo secondo la rivendicazione 14, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detto materiale riflettente e' alluminio, rame, oro o ar gento

   16. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 15-15, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detto riflettore a superficie casuale (111, 206) include pure un conduttore trasparente (86, 115, 122, 175, 207, 220) sovrastante detta superficie riflettente irruvidita.

   17 Dispositivo secondo la rivendicazione 16, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detto con__ duttore trasparente (86, 115, 122, 175? 207, 220) e* costituito da un ossido trasparente conduttivo.

   18. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 15-17, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detta superficie irruvidita viene ottenuta mediante sabbiatura di detto elemento planare.

   19 Dispositivo secondo una qualsiasi delle ri-vendicazioni da 15 a 17, ulteriormente caratterizza-to dal fatto che detta superficie riflettente irruvidita include un rivestimento di un materiale riflet-tente ottenuto per proiezione molecolare.

   20 Dispositivo secondo la rivendicazione 19,

   !ng. C GREGORJ

   -74-

   ulteriormente caratterizzato dal fatto che detto materiale riportato per proiezione molecolare, e' costituito da alluminio.

   21. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detti mezzi di indirizzamento della radiazione (84, 111, 132, 152, 172, 192, 206, 232, 252) includono un riflettore volumetrico casuale (152, 252).

   22. Dispositivo secondo la rivendicazione 21, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detto riflettore volumetrico casuale (132, 252) e<f >disposto adiacentemente a detta regione attiva? sul lato della stessa opposto al lato sul quale incide per prima detta radiazione (100).

   23. DiSpOSitivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 21, o 22, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detto riflettore volumetrico casuale (132, 152) comprende un elemento planare formato da un materiale presentante un indice di rifrazione maggiore di 1,45 e che non risulta assorben_ te nei confronti della luce (100) che incide sullo stesso.

   24. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 21 o 22, ulteriormente caratterizza

   urriwu UK?V?TTI

   fng. C. GREGORJ

   -75-

   to dal fatto che detto riflettore massiccio, o volumetrico casuale (132, 252) include un elemento planare formato da un materiale ceramico.

   25* Dispositivo secondo la rivendicazione 24? ulteriormente caratterizzato dal fatto che detto materiale ceramico e* formato da uno del gruppo consistente di biossido di titanio, seleniuro di zinco, ^olfuro di zinco, selenio e carburo di silicio.

   26. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 21-25, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detto riflettore volumetrico, o massiccio, di tipo casuale (132, 252) include un elemento planare rivestito di un materiale a carattere di smalto*

   27* Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 21-26, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detto riflettore massiccio, o volumetrico, di tipo casuale (132, 252) include uno strato di ossido di stagno e di biossido di titanio depositati congiuntamente.

   28. Dispositivo secondo lina qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detti mezzi di indirizzamento della radiazione (84, 111, 132, 152, 172, 192, 206, 252, 252) includono un direttore della radiazione (172) di tipo

   w r i IWIW ?-??\?~ V C. | I 1

   Ing. C. GREGORJ

   -76-periodico?

   29 Dispositivo secondo la rivendicazione 28, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detto direttore della radiazione, di tipo periodico (172) e' disposto sul lato di detta regione attiva sulla quale incide per prima la radiazione (100),

   30. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 28 o 29, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detto direttore periodico della radia_ zione (172) include un reticolo di diffrazione,del tipo a trasmissione (154, 178, 234).

   31. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7, ulteriormente caratteriz-zato dal fatto che detti mezzi di indirizzamento della radiazione (84. Ili, 132, 152, 172, 192, 205, 232, 252) includono un riflettore periodico della radiazione (152, 192, 232).

   32. Dispositivo secondo la rivendicazione 31, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detto riflettore periodico della radiazione (152, 192, 232) e* disposto adiacentemente a detta regione atti-va (160, 210) sul lato della stessa opposto al lato sul quale incide per prima detta radiazione incidente (100)*

   33 Dispositivo secondo una qualsiasi delle

   Ing. C.GREGORJ rivendicazioni 31 o 32, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detto riflettore periodico della radia__ zione include un riflettore periodico a superficie (152, 232).

   54. Dispositivo secondo la rivendicazione 30? ulteriormente caratterizzato dal fatto che detto riflettore periodico a superficie (152, 232) include un reticolo di diffrazione, del tipo a riflessione (154, 234).

   35. Dispositivo secondo la rivendicazione 34, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detto re_ ticolo di diffrazione a riflessione (154, 234) include un reticolo di diffrazione a tacche, o a denti di sega.

   36. Dispositivo secondo la rivendicazione 34, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detto reti-colo di diffrazione a riflessione (154, 234) viene realizzato con l?impiego di un metallo riflettente. 37. Dispositivo secondo la rivendicazione 36, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detto me__ tallo riflettente e* alluminio.

   38-. Dispositivo secondo uno qualsiasi delle rivendicazioni da 34 a 37, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detto reticolo di diffrazione a riflessione (154, 234) e* rivestito di un conduttore

   Jng. C GREGORJ

   -78-

   trasparente (156, 236)

   39- Dispositivo secondo la rivendicazione 38, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detto con-duttore trasparente (156, 236) include un ossido con-duttivo trasparente.

   40. Dispositivo secondo la rivendicazione 32, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detto riflettore periodico della radiazione include un riflet tore periodico massiccio, o volumetrico (192),

   41 Dispositivo secondo la rivendicazione 40, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detto ri__ flettore volumetrico periodico (192) include un ologramma.

   42. Dispositivo secondo la rivendicazione 41? ulteriormente caratterizzato dal fatto che detto ologramma include una pluralit? di elementi planari ri-flettenti (196) relativamente sottili, disposti entro un mezzo solido trasparente (198), detti elementi pla-nari essendo disposti in accordo con una relazione di distanziamento e di parallelismo e secondo un certo angolo rispetto alla radiazione incidente (100).

   43 Dispositivo secondo la rivendicazione 42, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detti elementi planari riflettenti (196) vengono ottenuti in alluminio

   U<?>-hHJIO BREVETTI

   -79- ?ng. C. GREGORJ 44. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 42 o 43, ulteriormente caratterizza-to dal fatto che detto mezzo trasparente (198) include un ossido conduttivo trasparente.

   45. Dispositivo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detto materiale semiconduttore include una lega di materiale semiconduttore di tipo amorfo.

   46. Dispositivo secondo la rivendicazione 45, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detta lega di silicio amorfo forma un corpo a lega di silicio amorfo includente una regione intrinseca at_ tiva (118, 140, 160, 180, 210, 216, 246) ed una coppia di regioni drogate (116, 120, 138, 142, 158, 162, 174, 182, 208, 212, 214, 218, 2^4, 248) sui rispettivi lati opposti di detta regione intrinseca e presentanti conduttivit? di tipo opposto.

   47. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 45 o 46, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detta lega di silicio amorfo viene depositata su detti mezzi di indirizzamento della radiazione (84, 111, 132, 152, 172, 192, 206, 232, 252).

   48. Dispositivo secondo la rivendicazione 47, ulteriormente caratterizzato dal fatto che compren

   de un substrato (28, 44), e dal fatto che detti mezzi di indirizzamento della radiazione (84, 111, 132, 152, 172, 192, 206, 232, 252) formano detto substra__ to?

   49 Dispositivo secondo la rivendicazione 46, ulteriormente caratterizzato dal fatto che compren__ de una pluralit? di detti corpi di lega di silicio amorfo, disposti secondo una relazione seriale in tandem?

   50, Dispositivo secondo quanto descritto nel corso della presente trattazione, con riferimento specifico ai disegni allegati.

   Milano, L1 ? t ?-*? ?983

   UFFICIO BREVETTI

   Ing. (CMGREGORJ

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   teto ??dal fatto che viene reso possibile un maggior assorbimento fotonico ed una maggior generazione dei portatori di carica nelle regioni attive, provvedendo all?ottenimento di correnti di corto circuito, di livello superiore. Un altro vantaggio e' rappresentato dal fatto che poich?* la luce diretta passa attraverso la regione attiva dei dispositivi perfezionati, secondo un certo angolo,la regione, o le regioni attive possono essere realizzate di spessore minore, con conseguente riduzione della rieombinazione dei porta^ tori di carica mantenendo, nel contempo, Una efficien-te generazione dei portatori di carica. Quantunque non limitata a qualsiasi particolare configurazione dei dispositivi, l?invenzione trova l'applicazione pi? importante nella realizzazione di dispositivi fotovoltaici a leghe di silicio amorfo, di tipo perfezionato, presentanti la configurazione p-i-n, sia sotto forma di celle singole, sia sotto forma di celle multiple comprendenti una pluralit? di unit? a celle singole.

   Il silicio rappresenta la base della vastissima industria dei seniconduttori di tipo cristallino e rappresenta il materiale che ha consentito la produzione delle costose celle solari cristalline ad elevata efficienza (18 percento) per applicazioni epaziali? Per le applicazioni terrestri, le celle solari cristalline presentano, tipicamente, efficienze molto inferiori, dell'ordine del 12 percento o di valore inferiore. Quando la tecnologia dei senicondut__ tori, di tipo cristallino ha raggiunto un livello commerciale,la stessa e' divenuta il fondamento dell'attuale enorme industria di fabbricazione dei dispositivi semiconduttori. Questo e* stato dovuto alla abilit? degli scienziati di consentire l'accrescimento di cristalli di germanio e, in particolare, di cri^ stalli di silicio, sostanzialmente esenti da difet_ ti, convertendo quindi gli stessi in materiali estrinseci,con regioni a conduttivit? di tipo ed a conduttivit? di tipo n negli stessi. Questo e' stato ottenuto diffondendo,in questo materiale cri? stallino parti per milione di materiali droganti donatori (n) o accettori (jo), introdotti come impurezze sostitutive nei materiali cristallini sostan_ ziaH,mente puri, allo scopo di determinarne un aumento di conduttivit? e di controllare la formazione di una conduzione di tipo p o di tipo ?? I processi di fabbricazione adottati per la creazione di cristalli a giunzione p-n comportano procedure estremamente complesse, lunghe e costose. Questi materiali c ri__ stallini, utili nelle celle solari e negli attuali *? ?.

   dispositivi di controllo della corrente vengono pro_ dotti in condizioni controllate in modo molto accu? rato, mediante accrescimento di cristalli individuali di germanio o di silicio monocristallino,mentre quando vengono richieste giunzioni js-n, questi monocristalli vengono drogati con quantit? di droganti estremamente piccole e critiche.

   Questi processi di accrescimento dei cristalli consentono la produzione di cristalli relativamente piccoli,per cui la fabbricazione dic elle solari richiede 1*assemblaggio di parecchi cristalli singoli, in nodo tale da ottenere l?area desiderata di un solo singolo pannello a celle solari. La quantit? di energia necessaria per fabbricare una cella solare, adottando un processo del tipo indicato, le limitazioni provocate dalle limitazioni dimensionali del cristallo di silicio e la necessit? d? operare un taglio ed un assemblaggio di questi materiali cri_ stallini, hanno creato una barriera economica impos___ sibile all'adozione su larga scala di celle solari a semiconduttore, di tipo cristallino,per processi di conversione di energia. Inoltre, il silicio cri^ stallino comporta un bordo ottico indiretto che comporta uno scarso assorbimento della luce nel materiale. A causa dello scarso assorbimento della luce, le celle solari cristalline devono presentare uno spessore almeno pari a 50 micrometri per l'assorbimento della luce solare incidente. Anche se il materiale mono-cristallino viene sostituito da silicio policristallino comportante <'>processi di produzione meno costosi, viene mantenuto il bordo ottico indiretto precedentemente citato e, pertanto, non e' possibile ridurre lo 3pe3__ sore del materiale. ? materiali policristallini conten_ gono pure confini o bordi dei grani ed altri difetti i quali, normalmente risultano deleteri.

   Riassumendo, i dispositivi a cristalli di silicio presentano parametri fissi che non possono venire variati in conformit? a quanto desiderato, richiedono l'impiego di notevoli quantit? di materiale, possono venire prodotti con aree relativamente picco__ le,mentre il processo di produzione degli stessi risulta lungo e costoso. L<?>impiego di dispositivi basati su leghe di silicio amorfo pu?* eliminare questi svantaggi associati al silicio cristallino. Una lega di silicio amorfo presenta un bordo di assorbimento ottico presentante propriet? simili ad un semiconduttore con "gap? diretto ed e* necessario l'impiego di uno spessore del materiale pari soltanto a 1 micron, o di valore inferiore per assorbire la stessa quantit? di luce solare del silicio monocristallino presentante

   uno spessore di 50 micrometri? Inoltre, le leghe di silicio amorfo possono venire realizzate in modo pi? facile, pi??emplice e con aree maggiori rispetto a quanto possibile con il silicio cristallino.

   Conseguentemente, sono stati condotti studi considerevoli per lo sviluppo di processi tendenti a depositare rapidamente leghe, o pellicole di materiale semiconduttore, di tipo amorfo,ognuna delle quali pu?* delimitare aree relativamente ampie, se desiderato, limitate soltanto dalle dimensioni dell'apparecchiatura adottata per la deposizione ed in grado di venire facilmente drogate per la formazione di materiali di tipo _? e di tipo n quando dagli stessi devono venire realizzati dispositivi a giunzione di tipo j>-n equivalenti a quelli prodotti dai corrispondenti materiali cristallini. Per pa-recchi anni, questi lavori sono rimasti sostanzial-mente improduttivi. Le pellicole di silicio amorfo o di germanio amorfo (Gruppo IV) risultano, normalmente, coordinate quattro volte ed e* stato riscontra^ to che le stesse presentano microvuoti e legami pendenti ed altri difetti che comportano la produzione di una elevata densit? di stati localizzati nell'intervallo di energia proibita delle stesse? ^a presenza di una elevata densit? di stati localizzati nel1*intervallo di energia proibita delle pellicole di materiali semiconduttori a base di silicio<1 >amorfo,si traduce in un basso grado di fotoconduttivit? ed in una breve durata di vita dei portatori,per cui queste pellicole risultano inadeguate per applicazioni comportanti una fctorisposta. Inoltre, queste pellicole non possono venire drogate con auccesso, o altri_ menti modificate per lo spostamento del livello di Fermi in prossimit? della banda di conduzione o della banda di valenza, rendendo in tal modo le stesse inadeguate per la fabbricazione di giunzioni j>-n per celle solari e dispositivi di controllo della corrente.

   Nel tentativo di minimizzare i problemi precedentemente indicati, associati all?impiego del silicio amorfo (originariamente pensato come silicio elementare), V/.E. Spear e P.G. Le Comber del Carnegie Daboratory of Physics, dell'iliiversit? di Dundee, in Dundee, Scozia, hanno effettuato alcune ricerche sul drogaggio sostituzionale di silicio amorfo ("Substitutional Doping of Amorphous Silicon"), come ri__ portato in una memoria pubblicata in Solid State Communications, Voi.17- pagg.1193-1196, 1975, allo scopo di ridurre gli stati localizzati nell?intervallo di energia proibita, nel silicio amorfo, in modo tale da rendere lo stesso approssimativamente pi? strettamente cristallino ed intrinseco ed allo scopo di drogare sostituzionalmente i materiali amorfi con classici droganti di tipo appropriato, come si verifica per i materiali cristallini, in modo tale da ren-dere gli stessi estrinseci e con conduttivit? di tipo j) o di tipo n.

   La riduzione degli stati localizzati e* stata ottenuta per mezzo della deposizione, median_ te scarica a bagliore, di pellicole di silicio amorfo, in cui un gas di silano (SiH^) e* stato fatto passare attraverso un tubo di reazione nel quale il gas e* stato decomposto per mezzo di una scarica a baglio-re, a radiofrequenza e depositato su di un sub-strato in corrispondenza di una temperatura del substrato pari, all?incirca, a 500-600?K (227-327?C). Il materiale in tal modo depositato sul substrato, era costituito da un materiale amorfo intrinseco, consistente di silicio ed idrogeno.Per produrre un materiale amorfo drogato, un gas di fosfina (PII^), per una conduzione di tipo n, o un ga3 di diborano per una conduzione di tipo JD, sono stati premiscelati con il silano gassoso e fatti circolare attraverso il tubo di reazione, del tipo a scarica a bagliore, adottando le stesse condizioni operative. La concentrazione dei droganti, allo stato gassoso.

   era compresa, all*incirca, fra 5 x 10 e 10 parti per volume. E* stato riscontrato che il materiale in tal modo depositato risultava estrinseco ed a con duzione di tipo n o di tipo JD.

   Quantunque non sia stato reso noto, da questi ricercatori, e<f >ora noto, dal lavoro di altri ricercatori, che l'idrogeno, nel sileno si combina in corrispondenza di una temperatura ottimale, con parecchi legami pendenti del silicio, durante la deposizione mediante scarica a bagliore, in modo tale da ridurre sostanzialmente la densit? degli stati localizzati nell'intervallo di energia proibita, allo scopo di rendere le propriet? elettroniche del materiale amorfo approssimativamente corrispondenti a quelle del rispettivo materiale cristallino.

   L* incorporamento dell'idrogeno, conforli? al metodo indicato comporta tuttavia alcune limi_ fazioni, basate sul rapporto fisso fra idrogeno e silicio nel aliano ed a causa di varie configurazioni di legame Si:H che introducono nuovi stati antilegame. Conseguentemente, esistono delle limita-zioni fondamentali nella riduzione della densit? degli stati localizzati in onesti materiali.

   Leghe di silicio amorfo, notevolmente migliorate , presentanti concentrazioni significati^ vamente minori di stati localizzati negli intervalli di energia proibita delle stesse ed elevate qua_ lit? elettroniche, sono state preparate mediante sca__ rica a bagliore, secondo quanto descritto, in dettaglio, nel brevetto statunitense Ho,4.226.898,intitolato "Amorphous Semiconductors Equivalent to Crystalline Semiconductors'', a nome Stanford R. Ovshinsky e Arun ^adan, rilasciato il 7 Ottobre 1980, e preparate per mezzo di un processo di deposizione da fase vapore, in conformit? a quanto descritto, con maggiori det_ tagli, nel brevetto statunitense No.4.217.574, ? nome Stanford R. Ovshinsky e liasatsngu Izu, rilasciato il 12 Agosto I960 con lo stesso titolo precedentemente riportato. In accordo con quanto descritto in tali brevetti, i quali vengono intesi incorporati nella presente trattazione a titolo di riferimento illu__ strativo, il fluoro viene introdotto nella lega di materiale semiconduttore a base di silicio amorfo, allo scopo di ridurre sostanzialmente la densit? degli stati localizzati nella stessa. Il fluoro at^ tivo,in particolare, si lega prontamente al silicio nel corpo amorfo,con conseguente sostanziale diminu_ zione della densit? degli stati localizzati presenti nello stesso poich?? le piccole<' >dimensioni, l?elevata reattivit? e la specificit? del legame chimico degli atomi di fluoro consente, agli stessi, di ottenere una lega di silicio amorfo maggiormente priva di di-fetti. Il fluoro si lega ai legami pendenti del silicio e forma quello che e* stato ritenuto un legame stabile, predominantemente ionico, con angoli di legame flessibili,in modo tale da ottenere una conw pensazione o alterazione pi? stabile e pi? efficiente di quella formata dall*idrogeno e da altri agenti di compensazione o di alterazione. Anche il fluoro si combina,in modo preferibile con il silicio e l?idrogeno, utilizzando l?idrogeno in un modo pi? desiderabile,poich? ' l?idrogeno presenta parecchie scelte di legame. Senza il fluoro, l?idrogeno non pu?' legarsi,in modo desiderabile,nel materiale, provocando ulteriori stati di difetto nell?intervallo di banda, come pure nello stesso materiale. Conse__ guentemente, il fluoro viene considerato un elemento di compensazione o di alterazione pi? efficiente dell?idrogeno quando utilizzato da solo o con idrogeno a causa della propria elevata reattivit?,specificit? nel legame chimico ed in virt? dell'elevata elettro? negativit?.

   A t?tolo di esempio,la compensazione pu?* venire ottenuta con il 30I0 fluoro,o in combinazione con idrogeno, con l?aggiunta di questo elemento, o di questi elementi in quantit? veramente contenute, vale a dire dell'ordine di frazioni dell?uno percento atomico. Tuttavia, le quantit? di fluoro e di idrogeno maggiormente desiderabili, utilizzate in prati_ ca, risultano molto maggiori di queste piccole percentuali, in modo tale da formare una lega di silicioidrogeno-fluoro . Queste quantit? di allegaggio del fluoro e dell'idrogeno possono essere comprese, ad esempio, nella gamma dell?l - 5 percento? o superiore. E' stato ritenuto che la lega in tal modo formata presenti una minor densit? di stati di difetto nel-l?intervallo di energia proibita, rispetto a quanto ottenibile per mezzo di una semplice neutralizzazione dei legami pendenti e di analoghi stati di difetto. Si ritiene,in particolare, che questa maggior quantit? di fluoro debba partecipare sostanzialmente in una nuova coniigurasione strutturale di un materiale amorfo contenente silicio e debba facilitare l'ag_ giunta di altri materiali formanti lega quali, ad esempio,il germanio. Il fluoro, oltre alle altre carat teristiche citate nel corso della presente tratta^ zione, si ritiene debba rappresentare un organizzatore della struttura locale in una lega contenente silicio, attraverso effetti ionici ed induttivi.Si ri-tiene che il fluoro influenzi il legame dell?idrogeno agendo, in modo benefico, allo scopo di diminuire la densit? degli stati di difetto associati all*idro-geno agendo, nel contempo, come un elemento di ri-duzione della densit? degli stati. Il ruolo ionico giocato dal fluoro in una lega di questo,tipo, si ritiene debba rappresentare un fattore importante in termini delle relazioni con i confinanti pi? prossimi.

   Le leghe di silicio amorfo, contenenti fluoro hanno pertanto dimostrato caratteristiche notevolmente migliorate per quanto concerne le ap-plicazioni fotovoltaiche,nei confronti delle leghe di silicio amorfo contenenti soltanto idrogeno co-me elemento di riduzione della densit? degli stati. Tuttavia,per consentire lo sfruttamento dell?intero vantaggio associato a queste leghe di silicio amorfo contenenti fluoro, quando utilizzate per formare le regioni attive dei dispositivi fotovoltaici, e* necessario garantire che la maggior parte possibile dei fotoni disponibili possa venire assorbita all?in-terno degli stessi, per consentire una efficiente generazione di coppie di elettroni-buche.

   Quando precedentemente indicato e? importante,ad esempio,nei dispositivi fotovoltaici presentanti la classica configurazione jo-d-n? I dispositivi di questo tipo presentano strati drogati con conduzioni di tipo u ed n, sui lati opposti di uno strato attivo intrinseco in cui vengono generate le coppie elettrone-buca. Gli stessi stabiliscono un gra^ diente di potenziale attraverso il dispositivo,per facilitare la separazione degli elettroni e delle bu_ che e per formare strati di contatto necessari per facilitare la raccolta degli elettroni e delle buche, sotto forma di una corrente elettrica.

   Deve essere rilevato che non tutti i fotoni disponibili vengono assorbiti dalle regioni attive in un singolo passaggio attraverso le stesse. Quan_ tunque pressoch?'tutti i fotoni con lunghezze d'onda inferiori vengano assorbiti durante il primo passaggio, deve essere rilevato che una porzione note__ vole dei fotoni di maggior lunghezza d'onda ossia, ad esempio, una parte notevole dei fotoni presentanti lunghezze d'onda di 6000 angstrom o di valore superiore, non vengono assorbiti* La perdita di questi fotoni non assorbiti impone un limite sulle correnti di corto circuito che possono venire prodotte. Per impedire la perdita di questi fotoni di lunghezza d'onda supe^ riore, sono stati impiegati dei retrorixlettori, rea__ lizzati con l'impiego di metalli conduttivi, in modo tale da determinare una riflessione della luce non uti lizzata, o non assorbita, nelle regioni attive dei dispositivi.

   Gli strati a conduttivit? di tipo ? e di tipo n sono conduttivi e, almeno nel caso dello strato di tipo jo, questi strati possono presentare un ampio intervallo della banda proibita da comporta^ re una diminuzione dell'assorbimento fotonico. Un retroriflettore risulta quindi estremamente vantag__ gioso quando impiegato congiuntamente ad uno strato di tipo presentante un ampio intervallo della banda proibita, formante lo strato superiore di un dispositivo di questo tipo. I retroriflettori vengono pure usati vantaggiosamente quando lo strato di tipo j) presentante un ampio intervallo della banda proibita, forma lo strato di fondo del dispositivo. In entrambi i casi, gli strati retroriflettenti ven-gono utilizzati per riflettere la luce non utilizzata verso la regione intrinseca del dispositivo,allo scopo di consentire l'ulteriore utilizzazione della energia solare per la generazione di ulteriori coppie elettrone-buca. Uno strato retroriflettente permette il passaggio di una maggior quantit? dei foto__ ni disponibili nello strato intrinseco attivo,con conseguente assorbimento di questi fotoni nello atra to considerato

   Sfortunatamente , i migliori retroriflettori proposti dalla tecnologia anteriore sono stati in grado di riflettere soltanto 1*80 percento circa della luce non utilizzata, nei dispositivi nei quali gli stessi sono stati impiegati. Come materiali per la creazione dei retroriflettori sono stati suggeriti determinati metalli quali, ad esempio, il rame e l?al-luminio,per il fatto che gli stessi risultano note? volmente riflettenti. Tuttavia, questi metalli possono diffondersi nel semiconduttore dei dispositivi nei quali gli stessi vengono utilizzati e, in questo modo,gli stessi alterano,negativamente, le caratte_ ristiche di fotorisposta dei dispositivi. Conseguen_ retrotemente , eome/riflettori sono stati impiegati metalli meno riflettenti. Questi metalli meno riflettenti includono il molibdeno ed il cromo. Quantunque questi metalli non si diffondono nel semiconduttore dei di_ spositivi,gli stessi non possono raggiungere il valore del coefficiente di riflessione dei metalli pi? fortemente riflettenti. Questo risulta particolarmente vero quando i metalli meno riflettenti formano un?interfaccia con un materiale quale,ad esempio,il materiale degli strati di sil?cio amorfo presentante un elevato indice di rifrazione. Inoltre, i retroriflet tori proposti dalla tecnologia anteriore riflettono la luce non utilizzata verso le regioni attive,nella stessa direzione di quella originale di incidenza (assumendo una incidenza normale). Conseguentemente, dopo essere stata riflessa,la luce che non e* stata assorbita durante il secondo passaggio pu?? sfuggire. Conseguentemente, non tutta la luce viene assorbita. Inoltre, poich?' la luce passa in senso normale alle regioni attive, queste regioni attive devono presentare uno spessore sufficiente a consentire un assorbimento efficiente. Tuttavia, poich?* la lunghezza di diffusione dei portatori minoritari risulta finita, la regione attiva non pu?' essere resa arbitrariamente spessa. Se, per ottenere un assorbimento sostanziale, lo spessore della regione attiva viene aumentato notevolmente oltre la lunghezza di diffu-sione, si verificher? una predominanza degli effet__ ti di ricombinazione, rendendo in tal modo difficol^ tosa una efficiente raccolta dei portatori di carica fotogenerati, sotto forma di una corrente elettrica. Pertanto,esi3t e la necessit? di utilizzo di dispositivi fotovoltaici con caratteristiche migliori in grado di consentire non solo una maggiore utilizza-zione della luce incidente ma di garantire pure una raccolta pi? efficiente dei portatori di carica crea__ ti nella regione, o nelle regioni attive dei dispositivi.

   I richiedenti hanno scoperto nuovi e perfezionati dispositivi fotovoltaici che consentono sia una accresciuta utilizzazione della luce per la generazione di coppie di elettroni-buche sia una piu efficace raccolta dei portatori di cariche. Fondamentalmente, la presente invenzione fornisce mezzi in grado di dirigere almeno una porzione della radiazione incidente attraverso la regione attiva o le regioni attive con angolazione sufficiente a confinare entro i dispositivi la luce diretta in modo da accrescere in misura sostanziale l?assorbimento. L Ia presente invenzione consente, inoltre, di diminuire lo spessore delle regioni attive onde ridurre gli effetti della ricombinazione. I direttori della radiazione secondo la presente invenzione possono essere impiegati in qualsiasi forma di cella fotovoltaica e trovano particolare applicazione nelle sottili celle solari a pellicola sia nei dispositivi fotovoltaici a cella singola con configurazione p-i-n sia nelle strutture a celle multiple dotate di una pluralit? di unit? a cella singola.

   SOMMARIO DELL <1>INVENZIONE

   La presente invenzione consente di realizzare dispositivi perfezionati di tipo nuovo presentanti mezzi di indirizzamento della radiazione incidente,per indirizzare, o dirigere almeno una porzione della radiazione incidente attraverso la regione, o le regioni attive,in cui vengono creati i por? tatori di carica,secondo un angolo sufficiente a confinare sostanzialmente la radiazione indirizzata, entro i dispositivi fotovoltatici. Per una normale incidenza della radiazione, i mezzi di indirizzamento della radiazione indirizzano la radiazione at__ traverso la regione, o le regioni attive secondo angoli almeno maggiori dell'angolo (angolo critico) il cui seno rappresenta l'indice di rifrazione dell'aria diviso per l'indice di rifrazione del materiale formante la regione, o le regioni attive.

   I mezzi di indirizzamento della radiazione incidente proposti dall'invenzione, provvedono a passaggi multipli della luce entro le regioni attive dei dispositivi nei quali gli stessi vengono utilizzati, in modo tale da consentire un assorbimento sostan_ zialmente totale garantendo, nel contempo, una raccolta pi? completa delle coppie elettrone-buca.

   I direttori della radiazione possono essere costituiti da strutture riflettenti, o trasmit_ tenti? di tipo causale o periodico. Le strutture riflettenti, a carattere casuale e periodico,possono costituite da

   essere/riflettori superficiali o massicci. Ad esempio, un riflettore superficiale casuale pu?* essere costi-tuito da una superficie riflettente irruvidita di alluminio, oro, argento, rame o di qualsiasi altro materiale fortemente riflettente. Il riflettore super-ficiale periodico pu?*e ssere pure costituito da un reticolo di diffrazione, del tipo a riflessione e, preferibilmente, da un reticolo di diffrazione di tipo dentellato.La spaziatura del reticolo pu?* venire ottimizzata per riflettere la luce presentante lunghez^ ze d'onda predeterminate/mentre le configurazioni e le altezze del reticolo possono venire ottimizzate per selezionare l'ordine e le grandezze degli ordini di riflettanza, secondo quanto desiderato,per l'otteni__ mento di una riflessione interna in corrispondenza delle interfacce desiderate dei materiali.

   Il riflettore massiccio casuale pu?* essere costituito, ad esempio, da un corpo di materiale ceramico quale, ad esempio, un corpo di biossido di titanio, seleniuro di zinco, allumina, solfuro di zinco, selenio e carburo di silicio o da un corpo di materiale a base di smalto. I grani e le faccette distribuite casualmente, dei componenti policri3tallini di questi materiali consentono l'ottenimento di rifles_ sioni causali dalla massa. Il riflettore periodico massiccio pu?' essere costituito, ad esempio, da un ologramma.

   /il di sopra di ognuno dei riflettori precedentemente indicati, pu?* venire depositato un ri? vestimento di un conduttore trasparente costituito, ad esempio, da un ossido conduttivo di tipo trasparente. Quando questi riflettori vengono utilizzati come substrati per i dispositivi, gli ossidi conduttivi trasparenti vengono utilizzati come uno strato di contatto. L?ossido conduttivo trasparente pu?' essere costituito da ossido di indio-stagno, stannato di codnio,oppure ossido di stagno drogato, a titolo di esempio illustrativo.

   Indirizzando la luce attraverso la regione, o le regioni attive,in corrispondenza di un angolo maggiore dell'angolo critico per una interfaccia fra aria e materiale della regione attiva, la luce indi_ rizzata verr? internamente riflessa e sostanzialmente confinata entro i dispositivi. I direttori della radiazione proposti dall*invenzione consentono quin_ di un assorbimento sostanzialmente totale della luce, per la generazione delle coppie elettrone-buca all*in_ tem o dei dispositivi.

   La presente invenzione risulta applicabile, in particolare, nei dispositivi fotovoltaici presentanti la configurazione n-i-n. Questi dispositivi includono una regione di materiale semiconduttivo atti vo, di tipo intrinseco, nella quale vengono create l? coppie elettrone-buca fotogenerate e regioni drogate, a conduttivit? di tipo opposto, disposte sui rispettivi lati opposti della regione intrinseca. La regione intrinseca attiva e' preferibilmente rappresentata da un corpo d? una lega di silicio, di tipo amorfo, o da uno strato contenente fluoro come elemento di riduzione della densit? degli stati. Le regioni drogate includono,preferibi?nente, uno stra__ to di una lega di tipo j) presentante un ampio inter_ vallo della banda proibita, di silicio amorfo, formante lo strato seniconduttore superiore o lo strato semiconduttore inferiore del dispositivo. In ogni caso,le regioni a semiconduttore, di tipo amorfo, vengono preferibilmente depositate sui riflettori delle radiazioni, con lo strato di materiale condut_ tore trasparente disposto fra il direttore della radiazione e lo strato drogato di fondo. Alternativamente, in conformit? ai principi della presente invenzione, un direttore della radiazione, di tipo trasparente, pu?' essere ottenuto sullo strato drogato superiore. Questo direttore della radiazione, di tipo trasparente, pu?* essere costituito, ad esempio, da un reticolo di diffrazione, di tipo trasparente.

   Sostanzialmente tutti i fotoni presentanti una lunghezza d'onda inferiore vengono assorbiti nelle regioni intrinseche attive, durante il primo passaggio attraverso le stesse, mentre soltanto una porzione dei fotoni presentanti lunghezze d'onda

   0

   maggiori di circa 6000 A vengono in tal modo a3sor? biti. I riflettori periodici possono venire otti__ mizzati per queste lunghezze d'onda di valore superiore,in modo tale da ottimizzare 1?indirizzamento dei fotoni di lunghezza d'onda maggiore. Per questo scopo, l'angolo di diffrazione stabilito da un reticolo di diffrazione pu?' venire determinato dalla seguente relazione!

   . -1 m

   <e>diff sin

   nd A

   in cui d rappresenta la spaziatura del ret?colo,

   ? rappresenta la lunghezza d'onda m?nima dei fotoni che devono venire diffratti, sotto vuoto,

   n rappresenta l'indice di rifrazione del mezzo nel quale il reticolo opera la diffrazione della radiazione, e

   m rappresenta l?ordine di diffrazione.

   I sistemi retroriflettori della presente invenzione possono essere impiegati anche in disposi? tivi ancelle multiple come, per esempio, le celle in tandem.

   ... BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI .

   La Fig. 1 e una rappresentazione diagrammatici, di un sistema di deposizione con scarica a bagliore da impiegare per la realizzazione dei dispositivi lizzazione dei dispositivi fotovoltaici proposti dall *invenzione;

   la figura 2 rappresenta una sezione di una porzione del sistema schematizzato nella figura 1, considerata presa lungo le linee 2-2 della stessa;

   la figura 3 rappresenta una sezione, in forma schematica, di un dispositivo fotovoltaico incorporante i principi caratteristici della presen-te invenzione, tale sezione illustrando i principi generali ed i vantaggi della presente invenzione;

   la figura 4 rappresenta una sezione di un dispositivo fotovoltaico del tipo _p-i-n, inclu-dente un riflettore a superficie, di tipo causale,in-corporante i principi caratteristici della presente invenzione ;

   la figura 5 rappresenta una sezione di un dispositivo fotovoltaico,del tipo jj-i-n includen^ te un riflettore massiccio,di tipo causale,incorpo-rante i principi caratteristici della presente inveri^ zione ;

   la figura 6 costituisce una sezione di un dispositivo fotovoltaico, di tipo j)-_i-n includer^ te un riflettore a superficie, di tipo periodico, incorporante i principi caratteristici della pre-sente invenzione;

   la figura 7 rappresenta una sezione di un dispositivo fotovoltaico, di tipo jD-i-n. inclu-dente un direttore della luce incidente, di tipo tra sparente, incorporante la presente invenzione?

   la figura 8 rappresenta una sezione di un dispositivo fotovoltaico .p-jL-n, includente un riflettore massiccio, di tipo periodico, incorporante la presente invenzione;

   la figura 9 costituisce una sezione di una cella multipla incorporante una pluralit? di uni-t? a cella fotovoltaica, di tipo jo-.i-n? disposte secondo una configurazione in tandem, includente mezzi per 1*indirizzamento della radiazione, incorporante l'invenzione in oggetto;

   la figura 10 rappresenta una sezione di un altro dispositivo in tandem, includente un riflettore a superficie, di tipo periodico, incorporante i principi caratteristici della presente invenzione; e

   la figura 11 costituisce una sezione di un dispositivo fotovoltaico, di tipo f>-i-n struttura-to in accordo con una ulteriore versione della pre-sente invenzione.

   DESCRIZIONE DELLE VERSIONI PREFERITE

   Facendo ora riferimento pi? specifico alla figura 1 pu?<1 >essere rilevato che nella stessa e' ? re-stato rappresentato un sistema di deposizione 10 com- , portante l?adozione di una scarica a bagliore, detto sistema includendo un contenitore 12. Il contenitore 12 racchiude una camera a vuoto 14 ed include pure una camera di ingresso 16 ed una camera di uscita 18. Un elemento 20 di supporto del catodo e? montato nella camera a vuoto 14, attraverso un isolatore 22.

   l?elemento di supporto 20 include un manicotto isolante 24 che racchiude circonferenzial^ mente l?elemento di supporto 20 del catodo. Uno scher_ mo 26 per uno spazio scuro risulta distanziato dal manicotto 24 e circonda circonferenzialmente il maniuna

   cotto stesso? Un substrato 28 e? fissato ad/estrem?t? interna 50 dell?elemento di supporto 20 per mezzo di un elemento di trattenuta 32. L?elemento di trat_ tenuta 32 pu?* venire avvitato o altrimenti fissato, in modo tradizionale all?elemento di supporto 20,a contatto elettrico con lo stesso.

   L?elemento 20 di supporto del catodo include un pozzetto 34 nel quale viene inserito un riscaldatore elettrico 36 per il riscaldamento del-l?elemento di supporto 20 e, di conseguenza, del sub-strato 28. L?elemento 20 di supporto del catodo in_ elude pure una sonda 38, sensibile alla temperatura, per la misura della temperatura dell'elemento di supi ? . -30-porto 20. La sonda 38 di misura della temperatura viene utilizzata per controllare l'eccitazione del riscal_ datore 36 , allo scopo di mantenere l 'elemento di supi

   porto 20 ed il substrato 28 in corrispondenza di qual-siasi temperatura desiderata.

   Il sistema 10 include pure un elettrodo 40 il quale si estende dal contenitore 12 nella camera sotto vuoto 14, tale elettrodo essendo distanziato dall'elemento 20 di supporto del catodo. L'elettrodo 40 include uno schermo 42 che circonda l'elettrodo 40 e che, a sua volta, supporta un substrato 44 montato sullo stesso. L'elettrodo 40 include un pozzetto 46 nel quale viene inserito un riscaldatore elettrodico 48. Anche l'elettrodo 40 include una sonda 50 sensibile alla temperatura,per consentire la misura della tempe-ratura dell'elettrodo 40 e, di conseguenza, del sub-strato 44* La sonda 50 viene utilizzata per controlla-re l'eccitazione del riscaldatore 48, allo scopo di mantenere l'elettrodo 40 ed il substrato 44 a qualsiasi temperatura desiderata, indipendentemente dall?ele-mento 20.

   Un plasma mediante scarica a bagliore viene sviluppato in uno spazio 52 fra i substrati 28 e 44 per effetto della potenza generata da una sorgente di alimentazione in corrente continua, in corrente alternata, o a radiofrequenza accoppiata all?elemento 20 di supporto del catodo, attraverso lo spazio 52, all?elettrodo 40 collegato a massa, la camera sottovuoto 14 viene evacuata sino all*ottenimento/lella depressione desiderata, con l?ausilio di una pompa di vuotatura 54 collegata alla camera l4 attraverso una trappola 56 per le particelle. Un vacuometro 58 e* collegato al sistema di vuotatura e viene utilizza_ to per controllare la pompa 54, allo scopo di mante^ nere il sistema 10 alla depressione richiesta.

   la camera di ingresso 16 del contenitore 12 e' preferibilmente dotata di una pluralit? di condotti 60 per l?introduzione dei materiali nel sistema, per la miscelazione di questi materiali nel siste__ ma considerato e per il deposito degli stessi nella camera 14, nello spazio 52 interessato dal plasma creato dalla scarica a bagliore, sui substrati 28 e 44. Se desiderato,la camera di ingresso 16 pu?' essere collocata in corrispondenza di una locazione re__ mota ed i gas possono venire premiscelati prima del-!

   l'alimentazione degli stessi nella camera 14. I mate^ risili? allo stato gassoso, vengono alimentati, ai con__ dotti 60, attraverso un filtro, o qualsiasi altro dispositivo di purificazione 62, ad una portata controllata da una valvola 64

   Quando il<- >materiale non si trova, inizial-mente, in forma gassosa ma allo stato liquido o in forma solida, lo stesso pu?* venire collocato in un contenitore sigillato 66, secondo quanto indicato in 68. Il materiale 68 viene quindi riscaldato per mezzo di un riscaldatore 70, allo scopo di aumentare la pressione di vapore dello stesso nel contenitore 66. Un gas appropriato costituito, ad esempio, da argon, viene alimentato, attraverso un tubo di pescaggio 62, nel materiale 68, allo scopo di intrappolare i vapori del materiale 68 e convogliare i vapori, attraverso un filtro 62? ed una valvola 64*? nei condotti 60 e, di conseguenza, nel sistema 10.

   La camera di ingresso 16 e la camera di uscita 18 sono preferibilmente dotate,di schermi 74, allo scopo di confinare il plasma nella camera 14 e, principalmente, fra i substrati 28 e 44.

   I materiali alimentati attraverso i condotti 60 vengono miscelati nella camera di ingresso 16 e vengono quindi alimentati nello spazio di scarica a bagliore 62, allo scopo di mantenere il plasma e consentire il deposito della lega sui substrati, con incorporamento di silicio, fluoro, ossigeno ed altri materiali desiderati di alterazione costituiti, ad esempio, da idrogeno e/o droganti, o altri mate__ riali desiderati.

   Ilei funzionamento e per il deposito di leghe di silicio amorfo, di tipo intrinseco, il siste_ ma 10 viene dapprima evacuato sino ad una depre3sio ne desiderata di deposizione, di valore inferiore a 20 mtorr, a titolo di esempio illustrativo, prima dell?operazione di deposizione. I materiali di partenza costituiti dai gas di reazione quali, ad esem-pio, U.tetrafluoruro di silicio (SiF^) e l'idroge__ no molecolare (Hg) e/o Silano,vengono alimentati alla camera di ingresso 16, attraverso condotti separati e vengono quindi miscelati nella camera di ingresso considerata. La miscela gassosa viene ali? mentata nella camera a vuoto 14, in modo tale da mantenere una pressione parziale, nella stessa, di circa 0,6 torr. Viene generato un plasma nello spazio 52, fra i substrati 28 e 44, utilizzando una tensione continua maggiore di 600 volt oppure una potenza a radiofrequenza di 10 - 15 watt, operando ad una frequenza di 13,56 IJHz, o in corrispondenza di qual_ siasi altra frequenza desiderata.

   Oltre alle leghe di silicio amorfo, di tipo intrinseco, depositate nel modo precedentemente descritto, i dispositivi proposti dall*invenzione, secondo quanto illustrato nelle varie forme pratiche realizzative che verranno in seguito descritto, uti? lizzano pure leghe di silicio amorfo, opportunamente drogate ,includenti leghe di silicio amorfo, di tipo JD presentanti un ampio intervallo della banda proibita. Questi strati di lega drogati possono presentare una conduttivit? di tipo jo, _p+, n, oppure n+ e possono venire formati introducendo un drogante appropriato nella camera sotto vuoto, unitamente al materiale intrinseco di partenza costituito, ad esempio, da silano (SiH^) o da tetrafluoruro di silicio (SiP^) come materiale di partenza e/o idrogeno e/o silano.

   Per strati drogati di tipo n o di tipo JD, il materiale pu?* venire drogato con 5-100 ppm di materiali droganti, quando questi strati vengono depositati. Per strati presentanti una condutti-vit? di tipo n+ o p+, il materiale viene drogato con 100 ppm sino ad oltre 1*1 percento di materia-le drogante, man mano che lo stesso viene deposi__ tato. I droganti di tipo n possono essere costituiti da fosforo, arsenico, antimonio o bismuto.

   Preferibilmente, gli strati drogati n vengono depodesitati per mezzo deIla/composizione, mediante scarica a bagliore, almeno di tetrafluoruro di silicio (SiP^) e fosfina (??^). A questa miscela possono piire venire aggiunti idrogeno e/o silano gassoso (S?H4).

   I droganti di tipo possono essere costituiti da boro, alluminio, gallio, indio o tallio. Prefer?bilmente, gli strati di tipo ? vengono depositati per mezzo della decomposizione, mediante scarica a bagliore, almeno di silano e diborano (B2H6);oppure tetrafluoruro di silicio e diborano. Al tetrafluoruro di silicio ed al diborano, possono venire pure aggiunti idrogeno e/o silano.

   Oltre a quanto precedentemente indicato, ed in conformit? ai principi della presente inven_ zione, gli strati di tipo jo vengono fornati da leghe di silicio amorfo, contenenti almeno un elemento in grado di aumentare l?intervallo della banda proibita. Ad esempio il carbonio e/o l'azoto pos__ sono venire incorporati nelle leghe di tipo j3, in modo tale da determinare un aumento degli intervalli delle bande proibite degli stessi. E<? >possibile formare una lega di silicio amorfo presentante un ampio intervallo della banda proibita, ad esempio per mezzo di una miscela gassosa di tetrafluoruro di silicio (SiP^), silano (SiH^), diborano (?? )> e metano (CH^). Questo comporta l'ottenimento di una lega di silicio amorfo, di tipo jo, presentante un ampio intervallo della banda proibita.

   Gli strati drogati dei dispositivi vengono depositati a varie temperature, dipendentemente dal materiale che deve venire depositato e dal substrato impiegato. Per substrati di alluninio.la temperatura superiore non deve essere maggiore di circa 600?C, mentre per substrati di acciaio inossidabile, questa temperatura massima pu?' essere superiore a circa 1000?C. Per leghe intrinseche e drogate, inizialmente compensate con idrogeno e costituite, ad esempio, da quelle depositate dal materiale di partenza rappresentato dal 3ilano gassoso, la tenperatura del substrato dovrebbe essere inferiore a circa 400?C e preferibilmente compresa fra 250?C e 350?C.

   Altri materiali ed altri elementi formanti lega, possono pure venire aggiunti agli strati in_ trinseci e drogati, in modo tale da ottenere una generazione ottimizzata della corrente. Questi altri materiali ed eJementi verranno in seguito descritti in connessione con le configurazioni dei dispositivi incorporanti i principi caratteristici della presente invenzione, illustrati nelle figure

   4-10.

   Facendo riferimento alla figura 3 pu?' essere rilevato che la stessa rappresenta una se-zione generale schematica di un dispositivo fotq^ voltaico 80 al quale verr? fatto riferimento per facilitare la comprensione generale delle caratte_ ristiche <s>e dei vantaggi della presente invenzione. Il dispositivo 80 pu?' presentare qualsiasi configurazione per un dispositivo fotovoltaico e pu?* essere costituito* ad esempio, da un dispositivo j>-i-n, da un dispositivo j>-n o da un dispositivo a barriera Sehottky. Il dispositivo in questione in_ elude un corpo 82 di materiale semiconduttore il qua_ le pu?' essere cristallino, policristallino, o di materiale semiconduttore amorfo o di qualsiasi combi-nazione di questi esempi specifici. In conformit? a quanto verr? descritto con riferimento alle figure 4-10, il corpo 82 di materiale semiconduttore e<f >preferibilmente costituito da una lega di silicio amorfo, quantunque questa scelta non debba essere considerata a carattere limitativo, con inclusioni di almeno una regione attiva nella quale vengdno create, o fotogenerate, le coppie elettrone-buca.

   ? Il corpo 82 di materiale semiconduttore e* disposto su di un mezzo 84 di indirizzamento della radiazione il quale pu?* essere costituito da un materiale conduttivo o da un materiale rivestito di un materiale conduttivo rappresentato, ad esempio, da un ossido conduttivo trasparente, in modo tale da formare un contatto inferiore per il dispositivo 80. Al di sopra del corpo di materiale semiconduttore 82 e* disposto uno strato 86 di materiale conduttivo costituito, ad esempio, da un ossido conduttivo trasparente TCO (transparent eonductive oxide). Lo strato di TCO pu?* essere costituito, ad esempio, da ossido di indio-stagno, stannato di cadmio, oppure da ossido di stagno drogato. Sullo strato conduttivo 86 e* stato depositato un disegno a griglia 88. La griglia 88 pu?* essere formata da una pluralit? di linee correlate ortogonalmente, di un metallo con duttivo, tale grigl ia potendo coprire dal 5 al 10 percento dell?area superficiale dello strato 86.

   Lo strato 86 e la griglia 88 vengono utilizzati come contatto superiore per il dispositivo. Al di sopra della griglia 88 e dello strato conduttivo 66 e* stato depositato uno strato antiriflessione (AR) 90. In seguito verranno descritto, con maggiori det_ tagli gli strati di questo tipo* Inoltre, deve essere rilevato che e* pure possibile l?impiego, in sostituzione dello strato AR 90, di uno strato di vetro incapsulante.

   Come pu?' essere rilevato dall?analisi della figura 3? il complesso 84 di indirizzamento della radiazione,il corpo semiconduttore 82, lo stra__ to conduttivo 86 ed il rivestimento AR 90, risulta-no tutti sostanzialmente planari e definiscono interfacce 94, 96 e 98 sostanzialmente parallele, la superficie 92 di incidenza della radiazione, del dispositivo 80 e le interfacce 94, 96 e 98 sono disposte in modo tale da ricevere la luce incidente rappresentata dalla linea 100, indicativa di un raggio, riportata in modo tratteggiato, e disposta sostanziai mente in senso normale alle superfici considerate.

   Con i riflettori proposti dalla tecnologia anteriore, i fotoni del raggio 100, non assorbiti nel corpo semiconduttore 82 durante il secondo passaggio, o passaggio riflesso, sono liberi di sfuggire dalla superficie frontale del dispositivo. Questo deriva dal fatto che il raggio 10 viene riflesso lungo la propria linea iniziale di incidenza nei confronti del dispositivo.

   In conformit? ai principi della presente invenzione, il raggio 100 n?n pu?* sfuggire dal dispo-sitivo, poich?* il complesso 84 di indirizzamento della radiazione incidente indirizza, o dirige il raggio attraverso il materiale semiconduttore,secondo un angolo sufficiente a provocare un sostanziale con

   -40-

   finamente) del raggio all?interno del dispositivo 80. In modo pi? specifico, quando il raggio 100 incide sul complesso 84 di indirizzamento della radiazione, lo stesso viene riflesso dal complesso 84, secondo un angolo maggiore dell?angolo critico per una interfaccia fra il materiale formante il corpo semiconduttore 82 e l?aria. Ad esempio, se il corpo 82 e* costituito da una lega di silicio amorfo presen__ tante un indice di rifrazione (n) pari a 3,5? l*an? golo ? e* pari a 16,6?. Questo angolo pu?' venire 0

   calcolato adottando la formula di Snell per la quale la riflessione totale 8c e<f >data dalla seguente relazione :

   -1 <n>l

   c sin

   ?2

   in cui

   n^ rappresenta l?indice di rifrazione di valo-re inferiore; e

   n2 rappresenta l'indice di rifrazione di valo-re superiore.

   In questo caso, n e * uguale a 1 per l?aria, mentre e* pari a 3,5 per il silicio amorfo. Conseguentemente, il rapporto fra n^ e n2 e * pari a 0,286 mentre l'angolo il cui seno e 'pari a 0,286 , e' di 16 ,6 ?.

   Qualsiasi raggio diretto attraverso il corpo semiconduttore 82, assumendo che lo stesso sia costituito da silicio amorfo, secondo un angolo di 16 ,6?, o di valore maggiore rispetto alla normale, verr? internamente riflesso nel dispositivo, almeno in corrispondenza della superficie di incidenza 92. Tuttavia, la riflessione interna pu?' verificarsi anticipatamente, ad esempio in corrispondenza della

   ? *

   interfaccia 98 o dell?interfaccia 96. Perche* possa verificarsi una riflessione interna in corrispondenza dell?interfaccia 98 nella quale lo strato di vetro, vale a dire lo strato antiriflessione (AR) 90 pu?* presentare un indice di rifrazione pari, all'incirca, ad 1,45, il raggio dovrebbe risultare diretto in al-lontanamento dalla normale, di un angolo t?g di valore uguale, o superiore a 24,5?? In modo analogo,perche' possa verificarsi una riflessione interna in corrispondenza dell?interfaccia 96 nella quale il materiale TCO pu?' presentare un indice di rifra__ zione di 2,0, l'angolo critico 8^ deve presentare un valore di 34,8?. In conformit? a quanto verr? in s_e guito descritto, il complesso 84 di indirizzamento della radiazione incidente,in conformit? all'invenzione, pu?' assumere varie forme differenti, allo scopo di consentire 1'indirizzamento di almeno una porzione della radiazione incidente attraverso la regione, o le regioni attive dei dispositivi foto__ voltaici in corrispondenza di angoli sufficienti a confinare sostanzialmente la radiazione diretta all?interno dei dispositivi. Il complesso per l'indirizzamento della radiazione incidente pu?* essere costituito da un riflettore casuale o da un riflet? tore periodico- Con un riflettore casuale, non tutta la radiazione incidente viene confinata, mentre pu?* verificarsi una riflessione interna ,in corrispondenza di una qualsiasi delle interfacce, o superile! precedentemente descritte. Con un riflet? tore periodico,gli angoli di direzione possono venire controllati in modo tale che pressoch?* tutta la luce che raggiunge questa forma di mezzi di lndirizz^amento della radiazione incidente, possa venire confinata. Inoltre, l?angolo di dire__ zione pu?* venire controllato in modo tale che possa venire selezionata una specifica interfaccia in corrispondenza della quale deve verificarsi la riflessione interna. La radiazione che viene diretta dai mezzi di indirizzamento della radiazione,indicati in 84, e* prevalentemente costituita da luce nello spettro del rosso o con lunghezze d'onda di valore superiore, poich?* le lungi?ze d'onda di valore inferiore vengono pi?.facilmente eoa3orbite durante il primo passaggio attraverso la lega di silicio amorfa. Tuttavia, secondo quanto verr? in seguito descritto con riferimento alla figura 7, la radiazione incidente pu?* venire indirizzata attraverso la re__ gione attiva,in conformit? ai principi della presente invenzione, durante il primo passaggio della stessa, in un dispositivo.

   Facendo riferimento specifico alla figura 4, pu?* essere rilevato che nella stessa e* stata riporta-ta una sezione di un dispositivo j>-_i-n 110 includen^ te un riflettore a superficie casuale indicato in 111, incorporante i principi caratteristici della presente invenzione. Il riflettore a superficie, di tipo casuale 111 include un substrato 112 che pu?* essere costituito da vetro. Lo strato 112 presenta una superficie superiore irruvidita casualmente,ad esempio mediante sabbiatura, in modo tale da formare una superficie superiore irruvidita 113. La sabbia-tura rappresenta un processo ben noto nel quale granelli particellari molto fini di un abrasivo ven gono proiettati, ad alta velocit?, contro la super__ ficie che deve venire irruvidita. Il substrato 112 presenta una larghezza ed un lunghezza in accordo con quanto desiderato.

   In conformit? ai principi della presente invenzione, uno strato 114 di un metallo fortemente riflettente, viene depositato sulla superficie di vetro irruvidita 113. Lo strato 114 viene depositato per mezzo di un processo di deposizione da fase vapore, costituente un processo di deposizione rela-\

   tivamente veloce. Lo strato 114 e* preferibilmente costituito da un metallo notevolmente riflettente, quale l'argento, l?alluminio, l?oro, il rame o qualsiasi altro materiale fortemente riflettente. Al di sopra dello strato 114 viene depositato uno stra__ to 115 di un conduttore trasparente costituito, ad esempio, da un ossido conduttivo trasparente (TCO), co-me precedentemente definito. Il conduttore trasparente deve risultare almeno trasparente nei confronti dei fotoni presentanti lunghezze d'onda tali da non venire inizialmente assorbiti durante il primo pas-saggio attraverso il dispositivo? Lo strato TCO

   115 pu?* venire depositato per mezzo di un processo di deposizione da fase vapore e pu?* essere formato, ad esempio, da strati multipli 115a e 115b di ossido di indio-stagno (ITO), di stannato di cadmi? (Cd2<s>n0^)f di ossido di cadmio (CdO), di solfuro di cadmio (CdS), di ossido di zinco (ZnO), di ossido ra_ meoso (Cu^ )? di plumbato di bario (?a2PbO^), o di ossido di stagno (Sn02) oppure pu?' essere formato da un singolo strato dei composti precedentemente indicati. Lo strato? o gli strati TCO 115 vengono utilizzati come contatto posteriore per il dispositivo 110 e gli stessi vengono pure utilizzati come strato? o strati di livellamento per l?ottenimento di ima superficie sostanzialmente pi? planare sulla quale pu?* venire depositato il seniconduttore? Lo strato, o gli strati TCO vengono pure utilizzati come una barriera nei confronti della diffusione, allo scopo di impedire la diffusione per lo strato 114 di metallo fortemente conduttivo, nel materiale semiconduttore del dispositivo. Il substrato di vetro 112, lo strato 114 di metallo fortemente riflettente e lo strato 115 di materiale conduttore trasparente, formano un riflettore a superficie, di tipo casuale,in conformit? ai principi della presente invenzione? Poich?? lo strato 114 risulta irruvidito in modo casuale, almeno una porzione della luce incidente che colpisce il riflettore 111, verr? diretta, attraverso il dispositivo, secondo un angolo sufficiente a provocare il confinamento di questa luce diretta, entro il dispositivo,in confor_ mit? a quanto precedentemente descritto.

   Il riflettore a superficie casuale 111 viene quindi collocato nella camera di deposizione

   ? . -46- ?

   mediante scarica a bagliore. Un primo strato di lega di silicio amorfo 116, presentante un ampio intervallo della banda proibita, drogato con impurezze di <?>tipo JD, viene depositato sullo strato 115, in conformit? ai principi della presente Invenzione. In con? formit? a quanto indicato, lo strato 116 presenta una conduttivit? di tipo p+. La regione p+ presenta uno spessore minimo possibile, dell'ordine di 50-500 angstrom, tale valore essendo sufficiente a garantire cbe la regione p+ possa formare un buon contatto ohmico con lo strato di ossido conduttivo e trasparente 115.

   <?>^a regione p+ viene pure utilizzata per stabilire un gradiente di potenziale attraverso il dispositivo, per facilitare la raccolta delle coppie di elettronibuche, indotte dalla radiazione f?tonica, sotto forma di corrente elettrica. La regione p+ 116 pu?' venire depositata da una qualsiasi delle miscele gassose precedentemente citate,per la deposizione di questi materiali in conformit? ai principi della presente invenzione.

   Un corpo di una lega di silicio amorfo intrinseco 118 viene successivamente depositato sul-lo strato 116 a conduttivit? di tipo JD e presentante un ampio intervallo della banda proibita. *1 corpo intrinseco 118 e' relativamente spesso, nel senso che

   . -4.7- DL

   presenta uno spessore dell'ordine di 4500 A e lo stes_ so viene depositato da tetrafluoruro di silicio ed idrogeno e/o silano. Il corpo intrinseco 118 contiene, preferibilmente, la lega di silicio amorfo compensata con fluoro,in cui viene generata la mag_ gioranza delle coppie elettrone-buca. La corrente di corto circuito del dispositivo viene intensifica^ ta per mezzo degli effetti combinati del riflettore proposto dalla presente invenzione e per mezzo dell'ampio intervallo della banda proibita dello strato di lega di silicio amorfo 116 a conduttivit? di tipo ??

   Sul corpo di materiale intrinseco 118 viene depositato un ulteriore strato drogato 120 il quale presenta una conduttivit? opposta rispetto a quella del primo strato drogato 116. Questo strato drogato 120 e* formato da una lega di silicio amorfo, a conduttivit? di tipo n+. Lo strato 120 di tipo n+ viene depositato da una qualsiasi delle miscele gassose precedentemente considerate per la deposizione di un materiale di questo tipo. Lo strato 120 di tipo n+ viene depositato sino al raggiungimento di uno spessore compreso fra 50 e 500 angstrom e lo stesso viene utilizzato come strato di contatto.

   Al di sopra dello strato 120 di tipo n+ yiene depositato un altro strato di ossido conduttivo trasparente (TCO) 122? Lo strato TCO 122 pu?* venire depositato in un ambiente per deposizione da fase vapore e lo stesso pu?* essere costituito da ossido di indio-stagno (ITO), stannato di cadmio (Cd2SnO^),

   I

   oppure ossido di stagno (Sn02) drogato.

   Sulla superficie dello strato TCO 122 viene depositato un elettrodo a griglia 124 realizzato con 1*impiego di un metallo caratterizzato da una buona conduttivit? elettrica. La griglia 124 pu?* comprendere linee di materiale conduttivo, disposte ortogonalmente fra di loro ed occupanti soltanto una porzione secondaria dell?area della regione metallica, la parte rimanente della quale deve venire esposta alla radiazione solare. Ad esempio, la griglia 124 puo<T >occupare soltanto dal 5 al 10$ dell?intera area dello strato TCO 122? L'elettrodo di griglia 124 raccoglie,in modo uniforme, la corrente dallo strato TCO 122, in nodo tale da garantire una buona resistenza serie, di piccolo valore per il dispositivo.

   Per completare il dispositivo 110, uno uno strato antiriflessione (AR) o incapsulante a base di vetro 126 viene depositato al di sopra dell'elettrodo di griglia 124 e dell?area dello strato -<. >?-49-?? <. >?

   TCO 122 fra le aree dell?elettrodo di griglia. Lo strato antiriflessione AR, vale a dire lo strato di vetro 126 presenta una superficie 128 di incidenza della radiazione solare, sulla quale incide appunto la radiazione solare. Se lo strato 126 e* costi-tuito da uno strato AR, lo stesso pu?' presentare uno spessore dell'ordine di grandezza della lunghez-za d?onda del punto di energia massima dello spettro della radiazione solare, diviso per quattro volte l?indice di rifrazione dello strato antiriflessione 126. Un appropriato strato AR 126 e* costituito da uno strato di ossido di zirconio presentante uno o

   spessore pari, all*incirca, a 500 A e presentante un indice di rifrazione di 2,1. Se lo strato 126 e? costituito da un incapsulante,lo spessore dello strato TCO 122 pu?? venire selezionato in modo tale da consentire

   /che lo stesso possa pure operare come strato anti-riflessione per il dispositivo 110.

   Come versione alternativa, il riflettore a superficie casuale 1? pu?? essere formato da un foglio di acciaio inossidabile o di altro metallo anzich?? essere formato dal vetro 112 precedentemente considerato. La superficie irruvidita pu?? essere ottenuta proiettando molecolarmente un metallo fortemente conduttivo costituito, ad esempio, da alluminio al di sopra del foglio di acciaio inossidabile. E? possibile ottenere, per proiezione molecolare, o spruzzatura, uno strato di alluminio con dimensioni grannlometriche , relativamente grandi, per formare una superficie irruvidita in modo casuale. Al di sopra dello strato di alluminio pu?* venire depositato uno strato TCO, analogo allo strato 115.

   Pressoch?* tutti i fotoni della luce incidente, presentanti lunghezze d?onda inferiori, ver_

   I

   ranno assorbiti dallo strato int-inseco attivo 118. Conseguentemente, la porzione predominante dei

   I

   fotoni che non sono stati assorbiti e che raggiunger? il riflettore a superficie casuale 111, presenter? ( lunghezze d*onda di valore elevato pari, all*incirca,

   0

   a 6000 A e di valore superiore. Questa radiazione incidente che colpisce il riflettore 111 verr? dispersa in modo casuale ed almeno parte di questi <1 >raggi verr? diretta attraverso la regione intrinseca 118 secondo angoli sufficienti a provocare una riflessione interna degli stessi in corrispon^ denza di una delle interfacce degli strati 118 e strati

   120, degli/120 e 122, degli strati 122 e 126 o in corrispondenza dell?interfaccia dello strato 126 e dell?atmosfera sovrastante. I raggi di luce incidente, in tal modo diretti, verrano sostanzialmente confinati all'intemo del dispositivo 110. I?a banda proibita dello strato intrinseco 118 pu?* venire regolata per una particolare caratteristica di foto-risposta,per mezzo dell'incorporamento di.elementi in grado di diminuire il valore dell'energia proi? bita? Come ulteriore alternativa, l?intervallo della banda proibita del corpo intrinseco 118 pu?* venire graduato in modo tale che lo stesso possa aumentare gradualmente dallo strato 116 di tipo j>+ allo strato 120 di tipo n+, secondo quanto descritto, ad esempio, nella domanda di brevetto statunitense No.427.756, depositata a nome Stanford R.Ovshinsky e David Adler il 29 settembre 1982 ed intitolata ?Methods for Grading th? Band Gaps of AmorphouS Alloys t and Devices". Ad esempio, quando viene depositato

   10 strato intrinseco 118, uno o pi? degli elementi in grado di diminuire il valore dell?energia proibita e costituiti, ad esempio, da germanio, stagno o piombo, possono venire incorporati nella lega in concentrazioni gradualmente decrescenti. Ad esempio, 11 germano gassoso (GeH^) pu?* venire introdotto nella camera di deposizione mediante scarica a bagliore, partendo da una concentrazione relativamente elevata e diminuendo gradualmente la concentrazione stessa man mano che lo strato intrinseco viene depositato, sino ad un punto in corrispondenza del quale terniina tale introduzione. ? risultante corpo intrinseco presenter? quindi un elemento di diminuzione della banda proibita rappresentato, ad esempio, dal germanio, secondo concentrazioni gradualmente decrescenti dallo strato 116 di tipo j>+ allo strato 120 di tipo n+.

   Con riferimento specifico alla figura 5 pu?' essere rilevato che nella stessa e? stata rappresentata una cella fotovoltaica 130, del tipo

   -i-n la quale include un riflettore massiccio, o volumetrico 132, di tipo casuale, incorporante i principi caratteristici della presente invenzione. La cella 130 include uno strato 138 di tipo uno strato intrinseco 140 ed uno strato 142 di tipo n. Gli strati 138, 140 e 142 possono venire realizzati con l'impiego di leghe di silicio amorfo, come precedentemente descritto con riferimento al.disposi^ tivo 110 schematizzato nella figura 4. Inoltre, come nel dispositivo rappresentato nella figura 4,il dispositivo 130 include uno strato 144 di ossido condut-tivo trasparente TC0, una griglia di raccolta 146 ed uno strato antiriflessione o incapsulante di ve__ tro 148 ?

   Il riflettore massiccio casuale 132 include un foglio, o elemento sostanzialmente planare 154 di un materiale ceramico o di smalto. Questi materiali presentano un elevato indice di rifrazione, ad esempio superiore a 1,45, non sono fotoassorbenti e presentano grani e faccette distribuiti in nodo casuale di componenti policristallini nella loro massa, in modo tale da determinare una dispersione casuale della luce incidente in tutte le direzioni? La ceramica, o lo smalto, possono contenere, ad esempio, biossido di titanio, seleniuro di zinco, solfuro di zinco, selenio o carburo di silicio. Il foglio 134 pu?' pure venire formato per mezzo di una depos izione congiun__ ta di ossido di stagno e di biossido di titanio.

   Poich?* la diffusione casuale della luce dal foglio 134 rappresenta un effetto volumetrico, la superficie del foglio pu?* venire lucidata o altri-menti resa molto levigata. Questo risulta vantaggioso poich?* e* possibile ottenere,in questo caso, una superficie liscia per la deposizione del materiale semiconduttore. Anche se le ceramiche e gli smalti possono venire resi elettricamente conduttivi ad un certo grado, uno strato 136 di ossido conduttivo trasparente TCO, pu?* venire previsto fra il foglio 134 e lo strato di lega di silicio amorfo 138, di tipo j3, in modo tale da formare un contatto di fondo per il dispositivo 130.

   Facendo ora riferimento specifico alla figura 6, pu?? essere rilevato che nella stessa e<f >stata rappresentata una cella fotovoltaica jo?_1?ri includente un riflettore 152 presentante una super__ ficie periodica, incorporante i principi caratteri_ stici della presente invenzione. La cella 150 include uno strato 158 di una lega ?i silicio amorfo di tipo JD, uno strato 160 di una lega di silicio amorfo, di tipo intrinseco ed uno strato 162 di una lega di silicio amorfo a conduttivit? di tipo n.

   Gli strati 158, 160 e 162 possono venire formati impiegando leghe e processi del tipo precedentemente descritto. Il dispositivo include pure uno strato TCO 164, una griglia di raccolta 166 ed uno strato antiriflettente o un incapsulante di vetro 168.

   Il riflettore a superficie periodica 152 comprende un reticolo riflettente a diffrazione 154 il quale pu?* venire realizzato con l'impiego di un metallo conduttivo quale, ad esempio, l?alluminio, in modo tale da formare un contatto posteriore per la cella 150 e comprende pure uno strato sovrastante 156 di ossido conduttivo trasparente TCO. La configu_ razione del reticolo di diffrazione pu?' assumere qualsiasi forma periodica in sezione os3ia,ad esempio, questa configurazione pu?' essere sinusoidale, ad onda quadra, o simili? In conformit? a quanto il-lustrato ed in accordo con una versione preferita, il reticolo 154 e<1 >costituito da un reticolo a denti di sega. I reticoli di questo tipo sono preferiti, poich?* vengono minimizzate le riflessioni di ordine zero (0), vale a dire le riflessioni nor mali al reticolo.

   Come precedentemente indicato, i riflettori periodici sono vantaggiosi,poich?' gli angoli di diffrazione possono venire selezionati per mezzo di un'appropriata scelta del reticolo. Questo consente, in effetti,la selezione dell'interfaccia in corri-spondenza della quale si verifica una riflessione interna. Nel dispositivo 150, e* desiderabile che la riflessione interna si verifichi in corrispondenza o al di sotto dell'interfaccia degli strati 168 e 164, in modo tale da impedire che la griglia di raccolta 166 possa bloccare una parte della luce riflessa internamente

   Nella progettazione di un reticolo di dif frazione , ' possibile adottare la seguente espres^ sione

   -1

   Q sin

   diff nd

   in cui

   n rappresente l'indice di rifrazione del mezzo nel quale viene operata la diffrazione della luce;

   rappresenta la lunghezza d?onda della luce nel vuoto;

   d rappresenta la spaziatura del reticolo; e m rappresenta l'ordine di diffrazione.

   L'altezza (h) del reticolo ci diffrazione rappresenta pure una variabile che consente una regolazione dell'intensit? della luce che viene diffrat__ ta nei vari ordini di diffrazione. In generale, per intensificare l'intensit? del primo ordine di raggi d?ffratti, l'altezza h dovrebbe essere pari, all*incirca, ad una lunghezza d'onda, in corrispondenza della frequenza di interesse.

   Viene pure migliorata la diffrazione del primo ordine quando il parametro d. e' pari, all'incirca, ad una lunghezza d'onda in corrispondenza della frequenza di interesse. In questo caso, poich?* la maggior parte dei fotoni presentanti lunghezze d'onda inferiori viene assorbita nella regione intrinseca attiva 160, durante il primo passaggio dei fotoni, rivestono un particolare interesse i fotoni di lunghezza d'onda superiore pari, all<1>incirca, a 0

   6600 A ed i fotoni di lunghezza superiore.

   Quando d e ' pari a 6600 A, ni essendo uguale a 1 per la diffrazione del primo ordine e con il reticolo 154 rivestito di uno strato 156

   di ossido conduttivo trasparente TCO costituito, ad esempio, da ossido di indio-stagno,presentante un indice di rifrazione (n) di 2 ,1, l 'espressione precedentemente definita pu?? essere risolta per

   <6>diff <'>

   -1 6600 X

   ? n AAnri X = 3 in<?1 >0,48 = 28 ,4? diff . = ?. i

   Questo angolo di 28,4?? entro lo strato TCO 156, per mezzo della legge di Snell, e? suffi-ciente ad indirizzare i raggi attraverso gli strati di lega di silicio amorfo 158, 160 e 162 in corrispondenza di un angolo maggiore dell'angolo cri_ tico per una interfaccia del silicio amorfo con l'aria, in modo tale da provvedere ad una riflessione interna, almeno in corrispondenza dell'interfaccia dello strato 168 e dell?aria circostante.

   Ovviamente* progettando un reticolo di diffrazione per un ordine di diffrazione di valore superiore, e? possibile ottenere un angolo di valore maggiore, allo scopo di ottenere una riflessione interna

   prima di questa interfaccia?

   Facendo riferimento specifico alla figu-se-ra 7 pu?* essere rilevato che nella stessa e* stato illustrato un dispositivo fotovoltaico 170, di tipo >-_i-n, includente un elemento 172 di indirizzamento della luce incidente, disposto fra lo strato di lega di silicio amorfo 174 di tipo n e lo strato TCO 176. Il complesso 172 di indirizzamento della luce inci-dente comprende un reticolo di diffrazione 178, del tipo a trasmissione,disposto in modo tale da indiriz^ zare tutta la luce incidente attraverso la regione intrinseca 180, secondo un certo angolo. Tuttavia, poich?* pressoch?* tutta la luce di minor lunghez-za d'onda verr? assorbita nella regione intrinseca 180, durante il primo passaggio,il reticolo di diffrazione 178 pu?* venire ottimizzato per le lun-ghezze d'onda di valore superiore, come precedentemente descritto. Quantunque nella figura 7 sia stato rappresentato un reticolo di diffrazione ad andamento sinusoidale? deve essere rilevato che e* possibile,in alternativa, utilizzare qualsiasi altro tipo di re__ tlcolo,in conformit? a quanto precedentemente de-scritto.

   Analogamente a quanto indicato con riferimento alle celle jo-jL-n precedentemente descritte, la cella 170 include pure uno strato 182, a condutti-vit? di tipo JD, di una lega di silicio amorfo,una griglia di raccolta 184 ed uno strato 186 di mate^ riale antiriflessione o di un incapsulante di vetro. I vari strati vengono depositati su di un substrato 171? di vetro, acciaio inossidabile o di qualsiasi altro materiale appropriato per la realizzazione di un substrato. Al di sopra del substrato 171 viene depositato uno strato 173 di un metallo fortemente conduttivo e, pertanto, notevolmente riflettente, al di sopra del quale viene depositato uno strato TCO 175. Lo strato di metallo riflettente 173 e lo stra__ to TCO 175 formano un retroriflettore per riflettore la luce non sfruttata, nuovamente nella regione in_ trinseca 180.

   Alternativamente, il direttore trasparente pu?* essere di vetro e pu?* presentare una superficie irruvidita ottenuta,ad esempio, mediante sabbiatura. I vari strati di lega di silicio amorfo possono venire depositati sulla superficie irruvidita con successiva deposizione di un retroriflettore speculare. In questa forma di dispositivo,la radiazione incidente viene dapprima diretta attraverso il substrato di vetro. Il substrato di vetro forma un direttore della radiazione, di tipo casuale,disposto sul lato della regione attiva sulla quale incide per la prima volta la luce

   F scendo ora riferimento specifico alla figura 8 pu?* essere rilevato che nella stessa e' sta__ ta rappresentata un?altra cella fotovoltaica 190, di 'tipo j>-i-n, detta cella includendo un riflettore volu? metrico periodico 192 incorporante i principi caratte_ ristici della presente invenzione. Poich?* il dispositivo 190 risulta altrimenti identico alle celle ri-portate nelle figure 4-6, verr? descritto,in dettaglio, il solo riflettore volumetrico periodico. <1>

   Il riflettore volumetrico periodico 192 e' disposto su di un substrato 194 di vetro, acciaio inossidabile o di qualsiasi altro appropriato materiale che risulti adeguato per la formazione di un substrato. Il riflettore volumetrico periodico 192 assume la forma di un ologramma comprendente una plura__ lit? di sottili elementi planari, o linee 196 di ma-teriale riflettente costituito, ad esempio, da allu-minio, annegate in un mezzo 198 di materiale traspa-rente. In questo caso, il materiale trasparente e?rappresentato da un ossido conduttivo trasparente quale, . ad esempio l?ossido di indio-stagno, in modo tale da ottenere un mezzo appropriato per le linee 196 ed un contatto di fondo per il dispositivo 190.

   Le linee 196 sono disposte secondo un certo angolo, risultano opportunamente distanziate e sostanziaimente parallele fra di loro. La diffrazione della luce per mezzo di un ologramma pu?' venire predetta adottan-do la stessa espressione precedentemente definita per un reticolo di diffrazione. In questo caso, la spazia-tura (d) rappresenta la spaziatura fra le linee, o strisce 196?

   Poich?* la diffrazione della luce si verifica nel volume dell*ologramma,la superficie superiore dello stesso pu?* essere lucidata o altrimenti resa liscia<'>. E* quindi possibile 1*ottenimento di una su-

   *

   perficie levigata sulla quale e* possibile depositare lo strato di lega di silicio amorfo.

   Facendo ora riferimento specifico alla figura 9 pu?* essere rilevato che nella stessa e' stata riportata una sezione di un dispositivo 200 a celle multiple, realizzato secondo una configurazione in tandem, ed includente un riflettore a superficie, di tipo casuale,incorporante i principi caratteristici della presente invenzione. Il dispositivo 200 com-prende due unit? a cella singola 202 e 204, rispetti^ , vamente, disposte in serie fra di loro. Come pu?* essere rilevato,e* possibile l'impiego di pi? di due

   ?

   unit? a cella singola.

   Il dispositivo 200 include un riflettore a superficie casuale 206 comprendente uno strato di vetro 203 trattato mediante sabbiatura, detto strato di vetro essendo rivestito di uno strato 205 di metallo presentante un buon coefficiente di riflessione e costituito, ad esempio, da alluminio. Sullo strato di metallo 205 viene depositato uno strato di ossido conduttivo trasparente 207 costituito, ad esempio, da un primo strato di ossido di indio-stagno 207a e da un secondo strato di ossido di stagno drogato 207b o costituito'da un singolo strato di ossido di indio-stagno. Lo strato 207 di ossido conduttivo trasparente pu?' venire depositato in conformit? a quan? to precedentemente descritto?

   La prima unit? a cella 202 include un primo strato di lega di silicio amorfo 208, drogata in modo tale da ottenere una conduttivit? di tipo J2+, detto strato 208 essendo stato depositato sullo strato di ossido conduttivo trasparente 207.Lo strato J2+ e* preferibilmente costituito do una lega di silicio amorfo, di tipo JD presentante un ampio intervallo di energia proibita,in conformit? ai principi della presente invenzione. Questo strato pu?* venire depositato con l'impiego di qualsiasi materiale fra i materiali di partenza precedentemente citati, per il deposito di uno strato di questo tipo.

   Sullo strato JD+ 208, presentante un ampio intervallo di energia proibita viene depositato un primo corpo 210 costituito da una lega di silicio amorfo, di tipo intrinseco. Il primo corpo costituito da una lega intrinseca 210 e' preferibilmente costituito da una lega di silicio-fluoro, di tipo amorfo.

   Sullo strato intrinseco 210 e* stato depositato un ulteriore strato di lega di silicio amorfo, di tipo drogato,indicato in 212. Questo strato presenta una conduttivit? di tipo opposto rispetto alla conduttivit? del primo strato drogato 208 e, pertanto, in questo caso, questo strato presenta una conduttivit? di tipo n+.

   La seconda unit? a cella 204 e* essenzialmente identica e la stessa include un primo strato 214 a conduttivit? di tipo JH-, un corpo intrinseco 216 ed un ulteriore strato 218 drogato in modo tale da ottenere una conduttivit? di tipo n+. Il dispositivo 200 viene completato da uno strato TCO 220, da un elettrodo di griglia 222, e da uno strato antiriflessione, o incapsulante di vetro 224.

   1 Gli intervalli di energia proibita degli strati intrinseci vengono preferibilmente regolati, in mod?

   /che l?intervallo di energia proibita dello strato 216 risulti maggiore dell?intervallo di energia proi_ bita dello strato 210. Per questo scopo,la lega formante lo strato 216 pu?* includere uno o pi? elemen^ ti di incremento dell'intervallo di energia proibita quali, ad esempio, l'azoto ed il carbonio? ?,lega intrinseca, formante lo strato intrinseco 210 pu?' includere uno o pi?.elementi in grado di diminuire l'intervallo di energia proibita e costituiti, ad esempio, da germanio, stagno o piombo.

   Dall'analisi della figura pu?' essere rile__ vato che lo strato intrinseco 210 della cella presenta uno spessore maggiore dello strato intrinseco 216. Questo consente l'utilizzazione dell'intero spettro sfruttabile dell'energia solare per la gene_ razione di coppie di elettroni-buche.

   Quantunque sia stata illustrata e descrit-ta una versione comportante l'impiego di celle in tandem,deve essere rilevato che le celle unitarie possono pure risultare isolate l'una dall'altra, con strati di ossido, a titolo di esempio,per formare una cella multipla del tipo accatastato. Ogni cella potrebbe includere una coppia di elettrodi di raccolta,per facilitare la connessione serie delle celle, con un cablaggio esterno.

   Come ulteriore alternativa ed in accordo con quanto citato con riferimento alle celle singole precedentemente descritte, deve essere rilevato che uno o pi?.dei corpi intrinseci delle celle unitarie possono includere leghe con intervalli di energia proibita opportunamente graduati. Uno qualsiasi degli elementi utilizzati per aumentare o diminuire l'intervallo di energia proibita, secondo quanto pre-cedentemente descritto, pu?' venire incorporato nelle leghe intrinseche,per questo scopo specifico. Pu?' essere pure fatto riferimento alla domanda di bre_ vetto statunitense Uo.427.757, depositata il 29 Set_ tembre 1982 a nome Stanford H. Ovshinsky e David Adler ed intitolata "Multiple Cel] Photoresponsive Amorphous Alloys and Devices".

   Facendo ora riferimento specifico alla figura 10, pu?* essere rilevato che nella stessa e* stata illustrata una cella fotovoltaica 230, di tipo j3-_i-n, in tandem, sostanzialmente identica alla cella 200 schematizzata nella figura 9, 3alvo il fatto che questa cella 230 include un riflettore a superficie periodica 232. Conseguentemente, questa cella verr? descritta, in dettaglio, soltanto con riferimento al riflettore 232.

   Analogamente alla versione rappresentata nella figura 6,il riflettore a superficie pcriodi_ ca 232 assume la forma di un reticolo di diffrazione 234 del tipo a riflessione. Quantunque il reticolo 234 possa presentare una configurazione sinusoidale, ad onda quadra o altre configurazioni periodiche, il reticolo 234 e* stato rappresentato, anche in questo caso, sotto forma di un reticolo ad intaglio, o a denti di sega. Il reticolo pu?* venire realizzato con l?impiego di un metallo dolce quale, ad esempio, l?alluminio? Questo reticolo e' stato rivestito di uno strato 236 di ossido conduttivo trasparente TCO costituito, ad esempio, da ossido di indio-stagno, da stannato di cadmio o da ossido di stagno drogato, sul quale possono venire depositate leghe di silicio amorfo. Il reticolo di diffrazione 34 opera in modo analogo a quanto precedentemente descritto in relazione alla figura 6.

   Con riferimento specifico alla figura 11 pu?* essere rilevato che nella stessa e* stato il-lustrato un altro dispositivo fotovoltaico a cella singola 240, del tipo jo-i-n, incorporante la presente invenzione? In questo caso, un substrato trasparente 242 formato, ad esempio, con l'impiego di un vetro, presenta uno strato TCO 250, uno strato di tipo j) 244, uno strato intrinseco 246 ed uno strato di silicio amorfo di tipo n 248 depositati,in successione, sullo stesso. Al di sopra dello strato 248 di tipo n, viene formato uno strato 252 di una vernice conduttiva in grado di diffondere la luce. Lo strato 252 pu?* essere ottenuto, ad esempio, da una vernice di alluminio o da una vernice di oro. Queste vernici sono conduttive e quando le stesse vengono applicate a spazzola, o per spruzzatura, o simili, le stesse formano un'interfaccia di dispersione della luce, a carattere casuale, fra gli strati 248 e 252. Alternativamente ,lo strato 252 pu?* comprendere un

   <? >primo strato di un conduttore trasparente quale, ad esempio, un ossido conduttivo trasparente ed un se_ condo strato di una vernice non conduttiva ma in grado di disperdere la luce come si verifica,ad esem-pio,per una vernica bianca opaca presentante un elevato contenuto di titanio.

   Il dispositivo schematizzato nella figura 11 e* configurato in modo tale da ricevere la radiazione rappresentata dalla luce incidente, attraverso il substrato di vetro 242. La luce incidente non assorbita durante il primo passaggio attra__ verso il dispositivo, verr? diffusa casualmente dallo strato 252. Almeno parte dei raggi di luce dispersi, o diffusi, verranno diretti attraverso gli strati di silicio amorfo 248, 246 e 244, secondo angoli sufficienti a provocare una riflessione inter_ na di questi raggi ed un sostanziale confinamento degli atessi all?interno del dispositivo 240.

   Da quanto precedentemente descritto? risulter? evidente che l?invenzione consente di fornire celle fotovoltaiche caratteristiche e perfezionate in grado di garantire migliori efficienze e maggiori correnti di corto circuito. I direttori della radiazione incidente descritti nel corso del-la presente trattazione, rappresentano mezzi con l?ausilio dei quali almeno una porzione della JLuce incidente pu?? venire diretta attraverso la regione, o le regioni attive, delle celle,secondo angoli sufficienti a provocare una riflessione interna entro le celle e garantire in tal modo un confinamento so-stanzialmente totale della luce all?interno delle stesse. Poich?* viene consentito il passaggio mul-tiplo della luce attraverso la regione, o le regioni attive, queste regioni attive possono venire rese d? spessore inferiore rispetto a quanto precedentemente consentito. Questo consente una raccolta pi? efficien-te dei portatori di carica fotogenerati mentre, nel-lo stesso tempo, viene garantito un maggior assorbimento della luce.

   Per ogni forma pratica realizzativa dell'invenzione descritta nel corso della presente trattazione, gli strati di lega, salvo gli strati di RIVENDICAZIONI

   1. In un dispositivo fotovoltaico realizzato con materiale semiconduttore comprendente almeno una regione attiva su cui una radiazione pu? incidere producendo portatori di carica, il perfezionamento comportante mezzi di indirizzamento della radiazione in grado di dirigere almeno una porzion? di detta radiazione incidente attraverso detta "almeno una" regione attiva con angolazione sufficiente a provocare un sostanziale confinamento entro il detto dispositivo fotovoltaico della predetta radia

   izione diretta.

   2.__Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in

   cui il detto angolo sufficiente a provocare il so-

   stanziale confinamento di detta radiazione diretta

   entro il detto dispositivo fotovoltaico e maggiore

   Lell* angolo il cui seno e uguale all'indice di rifr?

   izione dell'aria diviso per l'indice di rifrazione 1di detto materiale semiconduttore formante la detta I

   ^al <">

   m<.>

   eno, una", re<7>

   gione atti<?>

   va. <. .>

   3. Dispositivo secondo la rivendicazione 2, in

   cui la detta regione attiva e disposta in modo tale^ Ida ricevere inizialmente detta radiazione incidente[

   sostanzialmente in senso normale alla stessa.

   4. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 com]-

   prendente inoltre una pluralit? di regioni attive.

   5 Dispositivo secondo la rivendicazione 4, in<1 >

   cui le dette regioni attive sono disposte in modo

   da formare una cella fotovoltaica in tandem.

   6. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in'

   cui i detti mezzi in grado di dirigere la radiazion1e

   comportano un direttore casuale della radiazione.

   7. Dispositivo secondo la rivendicazione 6, in

   cui il detto direttore casuale della radiazione ? Ldisposto sul lato di detta regione attiva su cui la radiazione incide per prima.

   8. ..Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui i detti mezzi in grado di dirigere la radiazione comportano un riflettore superficiale di tipo casuale, 9. Dispositivo secondo la rivendicazione 8, in cui il detto riflettore superficiale casuale e disposto adiacentemente alla detta regione attiva sul suo lato contrapposto al lato su cui per prima incide la radiazione incidente.

   10. Dispositivo secondo la rivendicazione 9, in cui il detto riflettore superficiale di tipo casuale ? costituito da un elemento planare avente una superficie riflettente irruvidita.

   11. Dispositivo secondo la rivendicazione 10, in cui la detta superficie irruvidita e rivestita di materiale riflettente.

   12. Dispositivo secondo la rivendicazione 11, in cui il dette materiale riflettente e costituito da alluminio, rame, oro o argento.

   13 Dispositivo secondo la rivendicazione 10, in cui il detto riflettore superficiale casuale e inoltre costituito da un conduttore trasparente sovrastante la detta superficie riflettente irruvidita.

   14. Dispositivo secondo la rivendicazione 13? in cui il detto conduttore trasparente e un ossido conduttivo trasparente.

   15- Dispositivo secondo la rivendicazione 10, in cui la detta regione irruvidita e formata con sabbiatura del detto elemento planare.

   16. Dispositivo secondo la rivendicazione 10, in cui la detta superficie riflettente irruvidita e costituita da un rivestimento di materiale riflet tento applicato mediante proiezione molecolare.

   17. Dispositivo secondo la rivendicazione 16, in cui il detto materiale applicato mediante proiezione molecolare ? alluminio.

   18. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui i detti mezzi in grado di dirigere la radiazione sono costituiti da un riflettore volumetrico casuale.

   19- Dispositivo secondo la rivendicazione 18, in cui il detto riflettore vilumetrico di tipo casuale ? disposto adiacentemente alla detta regione attiva sul suo lato contrapposto al lato su cui per prima incide la radiazione.

   20. Dispositivo secondo la rivendicazione 19, in cui il detto riflettore volumetrico casuale e costituito da un elemento planare formato con un materiale avente un indice di rifrazione maggiore di 1,45 ? non assorbente nei confronti della luce^ che incide sullo stesso.

   21. Dispositivo secondo la rivendicazione 19? in cui il detto riflettore volumetrico casuale e costituito da un elemento planare formato da un ma teriale ceramico.

   22. Dispositivo secondo la rivendicazione 21, in cui il detto materiale oeramico e formato da un materiale scelto fra diossido di titanio, selenuro di^zinco, solfuro di zinco, selenio e carburo di silicio.

   23. Dispositivo secondo la rivendicazione 19? in cui il detto riflettore volumetrico casuale ? costituito da un elemento planare rivestito con uno strato di smalto.

   24. Dispositivo secondo la rivendicazione 19, in cui il detto riflettore volumetrico casuale e costituito da uno^ strato di ossido di stagno e biossido di titanio applicati simultaneamente.

   25. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui i detti mezzi in grado di dirigere la radiai zione sono costituiti da un direttore periodico di radiazione. _ _

   26. Dispositivo secondo la rivendicazione 25, in cui il detto direttore periodico di radiazione ? disposto sul lato di detta regione attiva su cui per prima incide la radiazione.

   _ 27? Dispositivo secondo la rivendicazione 26, in cui il detto direttore periodico di radiazione ?_costituito da un reticolo di diffrazione del tipo a trasmissione._ _

   28._ Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui i detti mezzi in grado di dirigere la radia--zione sono costituiti da un riflettore periodico della radiazione.

   29. Dispositivo secondo la rivendicazione 28, in cui il detto riflettore periodico di radiazione ? disposto adiacentemente alla detta regione attiva sul suo lato contrapposto al lato su cui per prima ?

   incide la radiazione incidente.

   30. Dispositivo secondo la rivendicazione 29, in cui il detto riflettore periodico di radiazione j ? costituito da un riflettore superficiale periodilo.

   I

   31. Dispositivo secondo la rivendicazione 30,j in cui il detto riflettore superficiale periodico e costituito da un reticolo riflettente di diffra-l .

   i zione.

   32. Dispositivo secondo la rivendicazione 31, in cui il detto reticolo riflettente di diffrazione ? costituito da un reticolo di diffrazione rinvemito in olio.

   _ 33? Dispositivo secondo la rivendicazione 31? in cui il detto reticolo riflettente di diffrazione ? formato con metallo riflettente.

   _ 34-? Dispositivo secondo la rivendicazione 33? in cui il detto materiale riflettente e alluminio.

   35* Dispositivo secondo la rivendicazione 31? in_cui_ il detto reticolo riflettente di diffrazione e rivestito con un jconduttore trasparente.

   36. Dispositivo secondo la rivendicazione 35? in cui il detto conduttore trasparente e costituite ? da un ossido conduttivo trasparente.

   37* Dispositivo secondo la rivendicazione 29? in cui il detto riflettore periodico di radiazione e un riflettore, volumetrico periodico..

   38. Dispositivo secondo la rivendicazione 37, in cui il detto riflettore volumetrico periodico e costituito da un ologramma.

   39 Dispositivo secondo la rivendicazione 38, in jjui il detto ologramma e costituito da una pluralit? di elementi planari riflettenti relativamente sottili disposti entro un mezzo trasparente solido,* i quali elementi planari sono disposti in relazione parallela e distanziata con angolazione rispetto alla radiazione incidente.

   .40* Dispositivo. secondo_la rivendicazione 39? in cui i detti elementi planari riflettenti sono formati da alluminio._ _ _

   41^ Dispositivo secondo la rivendicazione 39, in cui il detto mezzo trasparente e costituito da un ossido conduttivo trasparente.

   _ 42. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui il detto materiale semiconduttore ? costituito da una lega di semiconduttori amorfi._

   43 Dispositivo secondo la rivendicazione 42, in cui la detta lega di materiali semiconduttori amorfi ? costituita da una lega amorfa di silicio comprendente almeno un elemento riduttore della densit? degli stati, il quale elemento e costituito da fluoro...

   44^ Dispositivo secondo la rivendicazione 43, in cui la detta lega amorfa di silicio comprende un ulteriore elemento riduttore della densit? degli stati, il quale elemento ? costituito da idrogeno.

   45 Dispositivo secondo la rivendicazione 44, in cui la detta lega di silicio amorfo e una massa di silicio amorfo legato comprendente una regione intrinseca attiva e una coppia di regioni drogate su rispettivi lati contrapposti di detta regione intrinseca eqn conduttivit? di tipo opposto.

   _ 46. Dispositivo secondo la rivendicazione 45, in cui la detta lega di silicio amorfo eviene depositata sui detti mezzi atti a dirigere radiazione.

   47. Dispositivo secondo la rivendicazione 46 comprendente inoltre un substrato e in cui i detti _ mazzi atti a dirigere radiazione formano il detto substra.to.

   48. Dispositivo secondo la rivendicazione 45, in cui una delle dette regioni drogate e una regione _ di tipo p e in cui la detta regione di tipo p ? caratterizzata da un'ampio intervallo di banda.

   Dispositivo secondo la rivendicazione 45, _ -costituito da una..pluralit? di dette.masse di si-_ licio amorfo legato disposte in relazione di tandem in serie.

   50. Dispositivo fotovoltaico formato con strati multipli di leghe di silicio amorfo, il quale dispositivo e costituito da:

   un corpo a cella comprend.ente un primo strato di silicio amorfo drogato in lega, un corpo di silicio amorfoJLegato intrinseco cLepositato su detto primo strato sul quale una radiazione incidente pu? incidere.formando portatori di carica e uno.strato ulteriore di silicio armofo legato depositato su detta massa intrinseca e.avente conduttivit? opposta rispetto al detto primo strato di silicio amorfo drogato, in lega* e mezzi atti a dirigere almeno una parte di detta radiazione inc.id.ente attraverso la detta massa di silicio amorfo intrinseco legato eoe angolazione sufficiente ad un sostanziale confinamento di detta radiazione diretta entro il detto dispositivo fotovoltaico.

   _ 51. Dispositivo secondo la rivendicazione 50, in, cui la detta massa intrinseca .? una lega di silicio amorfo intrinseco comprendente, almeno, _un_... elemento, in esso incorporato, un elemento riduttore della densit? degli stati. _

   _ 52. Dispositivo secondo la rivendicazione 51?. in cui l? detta massa^ intrinseca comprende un elemento, in essa incorporato, riduttore della densit?., degli stati, il quale elemento e idrogeno.

   53. Dispositivo secondo la rivendicazione 52, in cui il detto angolo sufficiente a provocare un sostanziale confinamento di detta radiazione diretta entro il detto,dispositivo fotoyoltalco ? maggiore di un Ringoio critico il cui seno e uguale all?indice di rifrazione dell'aria diviso per l'indice di rifra zione di detta massa,intrinseca..

   54. Dispositivo secondo la rivendicazione 53? in cui, la detta.massa intrinseca e i detti strati drogati sono sostanzialmente planari e._paralleli e in cui la detta massa e i detti strati sono disposti in modo, da ricevere. la detta radiazione incidente sostanzialmente .in senso normale. _ _

   55 Dispositivo,secondo la rivendicazione 54, in cui il detto angolo critico e l'angolo incluso tra la radiazione normalmente incidente e la.radia: zione diretta.

   56. Dispositivo secondo la rivendicazione .55, in cui il detto angolo critico ? di circa 16,6 grac.

   57 Dispositivo secondo la rivendicazione 50, in cui uno dei detti strati drogati forma lo

   piu alto di detto dispositivo su cui per primo incide la detta radiazione incidente e in cui i detti mezzi atti aditisele la radiazione, si trovano..sul lato di detto strato drogato che e opposto alla detta massa intrinseca.

   58. Dispositivo secondo la rivendicazione 50, in cui uno dei detti strati drogati forma lo strato, piu basso di detto dispositivo su cui per ultimo incide la detta radiazione incidente, e in cui detti mezzi atti a dirigere la radiazione sono disposti al disotto di detto strato drogato.

   59 Dispositivo secondo la rivendicazione 58, in cui i detti mezzi atti a dirigere la radiazione sono costituiti da un riflettore di tipo casuale...

   60. Dispositivo secondo la rivendicazione 59? in cui il detto riflettore di tipo casuale ? un riflettore casuale superficiale.

   _ 61._ Dispositivo secondo la rivendicazione_60, in__cui?il_detto riflettore superficiale casuale ? costituito da un elemento sostanzialmente planare avante_juna_sjupe_rficie_.irruvidita._

   62._ Dispositivo secondo la rivendicazione_61_, in cui il detto elemento planare e formato con vetro e in cui il detto elemento planare ha una superficie sabbiata formante la detta superficie irruvidita e in cui detta superficie irruvidita ? rivestita con materiale riflettente. _

   63- Dispositivo secondo la rivendicazione 62, in cui il detto materiale, riflettente ? scelto fra alluminio, rame, oro o argento.

   64. Dispositivo secondo la rivendicazione 63, in cui il detto materiale riflettente e rivestito con un ossido conduttivo trasparente.

   65 Dispositivo secondo la rivendicazione 64, in cui il detto ossido conduttivo trasparente ? ossido di stagno all'inclio, stannato di cadmio od ossido di stagno drogato.

   66. Dispostivo secondo la rivendicazione 61, in cui il detto elemento, planare,e rivestito_cpn_a_lluminio applicato per proiezione molecolare a formare la detta superficie irruvidita.

   67 Dispositivo secondo la rivendicazione 66, in cui il detto alluminio applicato per proiezione molecolare e rivestito con un ossido conduttivo traisparente.

   68._ Dispositivo secondo la rivendicazione 67, cui il detto ossido conduttivo trasparente ? ossido di stagno all<1>indio, stannato di cadmio od ossido di. stagno drogato.

   69._ Dispositivo secondo la rivendicazione 59, *in cui il detto riflettore di tipo casuale e un ri jf-lettore volumetrico.casuale..- ..<? . >. ?

   70._ Dispositivo secondo la rivendicazione^ 69, En. cui il detto riflettore volumetrico casuale ? co tituito d.a una massa di materiale ceramico.

   71. Dispositivo secondo la rivendicazione 70, in cui il detto materiale ceramico ? biossido di .titanio selenuro di..zinco, solfuro di zinco, selenio oppure carburo di silicio

   72. Dispositivo secondo la rivendicazione 69 in.jeui__ildetto riflettore volumetrico casuale e co 'stituito da una massa di materiale a carattere di smalto.

   73 -Dispositivo secondo la rivendicazione 69, in cui il detto riflettore volumetrico casuale e co-I <" ~ . . . . ? ? >/ <~. >. . i istituito dajuna massa di_ossido di stagno e biossido Ili titanio depositati congiuntamente.

   74. Dispositivo secondo la rivendicazione 58? in cui i detti mezzi di direzione della radiazione Lono costituiti da un riflettore periodico.

   75. Dispositivo secondo la rivendicazione 74 in cui il detto riflettore periodico e costituito da un riflettore periodico superficiale,

   76. Dispositivo secondo la rivendicazione 75? ?in cui il detto riflettore superficiale periodico ? 1costituito da un reticolo riflettente di diffrazion,e 77? Dispositivo secondo la rivendicazione 78? in cui il detto reticolo di diffrazione e un reti-Lplo di diffrazione rinvenuto in olio.

   78. Dispositivo secondo la rivendicazione 7^? [in cui il detto riflettore periodico e costituito da un riflettore volumetrico periodico.

   79. Dispositivo secondo la rivendicazione 78, in cui il detto riflettore volumetrico periodico e costituito da un ologramma.

   80. Dispositivo secondo la rivendicazione 50_. costituito da una pluralit? di corpo a cella disposti secondo una configurazione a tandem.

   ESTRATTO

   Si presentano nuovi dispositivi fotovoltaici, di tipo migliorato,, i quali consentono di ottenere un aumento delle correnti di corto circuito e delle efficienza rispetto a quanto si pu? ottenere con i dispositivi della tecnologia anteriore. I dispositivi proposti comprendono mezzi atti a dirigere almeno una parte della luce incidente attraverso le loro regioni attive con angolazione sufficiente ad un sostanziale confinamento della radiazione diretta nei dispositivi. Ci? consente una utilizzazione sostanzialmente totale delle coppie di elettroni-buche ?fotogenerati. Inoltre, dato che la luce viene diretta con tali angolazioni attraverso la regione atjtiva, le regioni attive possono essere rese piu sot?-Jtili in modo da consentire anche un aumento delle ^efficienze di raccolta.

   I direttori della .radiazione incidente possono essere riflettore superficiali casuali oppure riflet tori volumetrici per una dispersione casuale della luce oppure riflettori superficiali periodici oppure jvolumetrici per una dispersione selettiva della luce t Bench? la presente invenzione sia applicabile a dispositivi fotovoltaici formati con qualsiasi tipo di materiale semiconduttore quali, per esempio, t leghe cristalline, policristalline o amorfe semiconduttrici o con combinazione delle,stesse, la pre sentazione e soprattutto rivolta ai dispositivi fotovoltaici realizzati con .leghe amorfe di silicio incorporanti, . di_.preferenza,. fluoro come elemento ri J-duttore. della densit? degli stati. L'invenzione e anche rivolta, senza limitazioni, ai dispositivi fotovoltaici a configurazione p-i-n sia quali celle singole sia quali celle multiple disposte in tandem.

   INVENTORI ASSOCIATI PRATICA NO.: SO-23

   DICHIARAZIONE E MANDATO

   Noi, (a) Wolodymyr Czubatyj,

   (b) Rajendra Singh,

   (o) Joachim Doehler

   (d) David D. Allred

   ed (e) Jame M. Reyes,

   dichiariamo di essere cittadini, rispettivamente, degli Stati Uniti d'America, dell'?ndia, della Repubblica Federale Tedesca, degli Stati Uniti di America e del Canada,

   rispettivamente residenti a:

   (a) Hamtramch, Michigan 48212, 11404 McDougaM (b) 737 W. Maple Road, Clawson, Michigan 48017 (c) 6183 Venice Drive, Union Lake, Michigan 48085

   (d) 3980 N. Adams, Troy, Michigan 48084

   (e) 2587 Dorchester, Birmingham, Michigan 48 1 di ritenerci autori originali, primi e congiunti, dell'invenzione intitolata: DISPOSITIVO FOTOVOL-TAICO MIGLIORATO.DOTATO. DI MEZZI PER DIRIGERE LA RADIAZIONE INCIDENTE, PER UNA RIFLESSIONE INTERNA TOTALE, la quale invenzione e descritta e rivendi cata nell'allegata esposizione; che non ci risulta] e non riteniamo che la medesima sia mai stata conc seiuta o utilizzata negli Stati Uniti d'America prima della nostra relative invenzione oppure brevettata o descritta in alcuna pubblicazione a stampa in alcun paese prima della nostra relativa invenzione o che sia stata pubblicamente utilizzata o posta in vendita negli Stati Uniti d'America per piu di un anno prima della presente domanda, che l'invenzione non e stata brevettata o fatta oggett di certificato di inventore rilasciato anteriormente alla presente domanda in alcun paese straniero agli Stati Uniti d'America su domanda depositata da noi o da nostri legali rappresentanti o cessionari piu di dodici mesi prima di questa domanda, che noi accettiamo l'obbligo di segnalare notizie di cui siamo a conoscenza e che hanno rilevanza per l'esame di questa domanda e che nessuna domanda di brevetto o di certificato di inventore relativamente a questa invenzione ? stata, depositata da uo? o da nostri legali rappresentanti o cessionari in alcun paese straniero agli Stati Uniti d'America, prima di questa nostra domanda, tranne le seguenti: Nessuna.

   Con.la presente,deleghiamo, i seguenti nostri mandatari a?seguire, la presente domanda e a svolgere presso l'Ufficio dei Brevetti e dei Marchi Commerciali tutte le pratiche ad essa connesse:

   JOHN T. WINBURN No. di Reg. 26.822 RICHARD 0. GRAY, JR. No. di Reg. 26.550 JAMES W. OVE, JR., No. di Reg. 28.74-5 JAMES D. RYNDAK, No. di Reg. 28.754-PAULA. KERSTEIN, No. di Reg. 28.520

   *

   Indirizzare ogni corrispondenza a:

   WINBURN & GRAY, LTD.

   Ili W. Washington St.

   Suite 1355 .

   Chicago, IL 60602

   Telefono: (312) 3^ -7998

   I sottoscritti richiedenti dichiarano inoltre che tutte le dichiarazioni da essi fatti nella pre| sente sono, per la parte di loro diretta conoscenza, dichiarazioni rispondenti al vero e che tutte le dichiarazioni da essi fatte in base ad informazioni ricevute e per convinzione sono ritenute veritiere; _.e inoltre che tali dichiarazioni sono state fatte con la consapevolezza che dichiarazioni intenzionalmente false e dichiarazioni fatte in modo simile sono punibili con ammenda o detenzione, o con entrambe, ai termini della Sezione 1001, Capitolo 18, degli Stati Uniti e che tali dichiarazioni intenzionalmente false possono compromettere la validit? della domanda o di qualsiasi brevetto rilasciato in seguito alla stessa.

   Data ; 2/3/82 Inventore (a) _ (firma)_

   Wolodymyr Gzubatyj Indirizzo postale: Hamtramck, Michigan 48212

   11404 McDougall

   Data : 2/3/82 Inventore (b) (firma)_

   Rajendra Singh Indirizzo postale: 737 W* Maple Road

   Clawson, Michigan 48017 Data : 2/3/82 Inventore (c) (firma)

   Joachim Doehler Indirizzo postale: 6183 Venice Drive

   Union Lake, Michigan 48085 j Data : 2/3/82 Inventore (d) (firma)_ Indirizzo. postale: 3980 N. Adams

   Troy, Michigan 48084

   Data : 2/3/82 Inventore (e) _ (firma) Jaime M. Heyes Indirizzo postale 2587 Dorchester Birmingham, Michigan 48006

   m HADUZIONE CONFORMI. Oincio BREVETTI INO. C. GREGOU