光電結構制造技術

公開了一種低成本導電硅層上的光電器件。該器件包括形成有源區的兩個半導體層；可選層包括“異質結層”、一個或多個勢壘層、蓋層、導電和/或金屬鍍層、抗反射層和分布布拉格反射器。該器件可以包括多個有源區。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】光電結構相關申請的交叉引用本申請部分涉及美國申請12/074，651、12/720，153、12/749，160、12/789，357、12/860，048、12/950，725、12/860，088、13/010，700、13/019，965、13/073，884 和U.S.7，789，331，其全為同一受讓人所有，并且全部通過引用整體并入本文。在參考材料中引用另外的技術說明和背景。
本技術一般地涉及用于將輻射轉換為電能的包括有源區以及ー個或多個異質結的器件。
技術介紹
本領域的現有技術包括U.S.5，403，771、U.S.7，807，495、U.S.7，781，669、U.S.2008/0261347、U.S.2010/0229927、U.S.2010/0236613、U.S.2010/00300507,U.S.2011/024793 和 U.S.2011/0068367。圖1 和圖 2 來自轉讓給 Sanyo 的U.S.2008/0261347,其公開了 一 種通過催化絲誘導沉積(catalytic wire induceddeposition)而形成的單異質結及雙異質結太陽能電池結構。在圖1中，在氧化錫電極層上沉積非晶態的氫化碳化硅層；圖2公開了具有非晶態硅層的雙異質結結構。Yuan等人在33rd IEEE Photovoltaic Specialists Conference, 2008，NREL/CP-520-42566，May2008 中以及 Wang在 Applied Physics Letters, 96, 013507 (2010)中公開了圖 3 的結構,其中單個本征氫化非晶態娃層與厚的單晶n型娃層接觸。Kleider等人在“Characterization ofsilicon heterojunctions for solar ce丄丄s，，；Nanoscale research Letters20丄1，6，152中公開了ー種如圖4所示的與圖2的Sanyo結構相似的異質結結構。前文引用的專利和文獻通過引用整體并入本文。引用的現有技術均沒有有效地解決太陽能電池的主要問題，即降低制造成本以實現商業級轉換效率。如文獻中提及的，本專利技術的關鍵因素在干:由于擴散長度與壽命之間的平方根關系，在較薄的層中對高本體壽命的要求越寬松；當有源區的厚度減小到一半時，本體壽命可以減小到四分之一而不會犧牲效率。
技術實現思路
公開了ー種具有多個層的光電器件。該器件包括形成有源區的一個或多個半導體層；處于半導體層之下的層由低成本材料形成；可選地為娃；可選地為碳化娃；ー個或多個層與有源區形成異質結；可選層包括ー個或多個勢壘層、蓋層、導電層、抗反射層和分布布拉格反射器。可選地，器件包括多個有源區。在一個實施例中，本技術公開了在導電層上沉積摻雜半導體層；可選地為娃；可選地為硅-碳混合物或化合物。如果導電層含有能夠擴散到有源半導體層中的雜質，或者當導電層(可選地用作襯底)能夠與有源半導體層形成通過促進復合而減小預期器件的效率的結時，可以對導電層涂敷勢壘層(可選地，為非導電的)。在一個實施例中，利用包括通孔陣列的勢壘層來產生無雜質且無復合的界面，以使得光電流能被有效收集。【附圖說明】圖1是來自Sanyo的現有技術。圖2是來自Sanyo的現有技術。圖3是來自NREL的現有技術。圖4是來自文獻的現有技術。圖5是本專利技術的若干實施例的示意圖。圖6是本專利技術的若干實施例的示意圖。【具體實施方式】通過在U.S.12/074,651以及相關申請和現有技術中引用的參考文件中公開的技術來進行高溫等離子體的產生、相關沉積技術和各種后エ藝處理步驟；可選步驟包括各個層的選擇性再結晶以及多孔層的沉積。可選地，半導體層包括IV、II1-V或I1-VI族半導體。一些實施例包括通過高純度等離子體濺射進行的光電器件的一個或多個層的沉積。在一些實施例中，可操作來將入射輻射轉換成電能的光電器件包括第一導電類型的第一半導體層、在第一半導體層上的第二導電類型的第二半導體層；其中通過高純度等離子濺射來形成第一或第二半導體層；并且，其中第一半導體層與第二半導體層之間的界面形成了可操作來將入射輻射轉換成電能的有源區(active region);可選地，反射層包括多個層，所述多個層的成分選自由Si02、Al2O3, TaN、TiO2, SiC、金屬氧化物、金屬碳化物、金屬氮化物、SixNy和多孔材料組成的組中，以使得所述多個層的第一部分可操作來作為分布布拉格反射器，并且多個層的第二部分是導電的。如圖5不意性所不,在一些實施例中，用于將入射福射轉換為電能的光電器件500包括:第一層514，其含有硅，使得少數載流子壽命小于Iy s并且層厚度(可選地包括襯底層518在內)大約為50微米或更大；與第一層相鄰的第一導電類型的第二層510，其包括半導體，使得少數載流子壽命大于100納秒并且層厚度大約為10微米或更小；與第二層接觸的第二導電類型的第三層508，其包括半導體，使得少數載流子壽命大于100納秒，并且其中第二和第三層可操作來作為有源區，使得入射輻射的一部分被轉換為電能；可選地，器件500還包括處于襯底層518與第一層514之間的勢壘層516 ;作為替代，勢壘層520處于第一導電層512與第二層510之間；可選地，通過從由物理氣相沉積、化學氣相沉積、等離子體增強化學氣相沉積、熔融涂布(mo I ten app I i cation )和等離子體派射組成的組中選擇的一種或多種エ藝來形成器件；可選地，器件還包括處于第一導電層514與第二層510之間的第四層512，其包括與第二層接觸的第一異質結材料區，使得在第一異質結材料區與第二層之間形成異質結；可選地，器件還包括與第三層508接觸的第五層506，其包括第二異質結材料區，使得在第二異質結材料區與第三層之間形成異質結；可選地，第四層和第五層的成分從由IV族元素、氫、碳化硅、非晶硅、納米晶體硅、金屬氮化物、金屬碳化物及其混合物組成的組中選擇；可選地，器件還包括與第一導電層相鄰的襯底518，使得第一導電層將襯底與第二層隔開；可選地，從由下述各項組成的組中選擇襯底:石墨、石墨箔、玻璃石墨、浸潰石墨、熱解碳、涂有熱解碳的石墨、涂有石墨的柔性箔、石墨粉、碳紙、碳布、碳、玻璃、氧化鋁、涂有碳納米管的襯底、涂有碳化物的襯底、涂有石墨烯的襯底、硅-碳化合物、碳化硅及其混合物；可選地，從由下述各項組成的組中選擇第一導電層的成分:硅、SiC、導電金屬氮化物、鋁、銅、銀、透明金屬合金和透明導電金屬氧化物及其組合；可選地，勢壘層516包括ー層或多層，其成分從由下述各項組成的組中選擇:S1、Si02、Al203、TaN、TiO2、碳化娃、氮化硅、金屬氧化物、金屬碳化物、金屬氮化物和導電陶瓷；可選地，通過從熔融源直接分配到臺板上的沉積來形成第一導電層；可選地，器件中的所述臺板是襯底518 ;可選地，器件中的第二和第三層包括IV族、II1-V族或I1-VI族半導體。在一些實施例中，通過等離子體濺射來形成第一、第二、第三、第四和第五層中的ー個或多個，并且通過諸如激光或閃光燈或者用于對各層加熱的其他裝置之類的光源來對這些層中的一個或多個進行本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于將入射輻射轉換為電能的光電器件，包括：第一層，包括硅以使得少數載流子壽命小于1μs并且層厚度約為50微米或更大；與所述第一層相鄰的第一導電類型的第二層，包括半導體以使得少數載流子壽命大于100納秒并且層厚度約為10微米或更小；與所述第二層接觸的第二導電類型的第三層，包括半導體以使得少數載流子壽命大于100納秒，并且其中所述第二層和所述第三層可操作來作為有源區，以使得入射輻射的一部分被轉換成電能。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2011.03.31 US 13/077,8701.ー種用于將入射輻射轉換為電能的光電器件，包括: 第一層，包括硅以使得少數載流子壽命小于I y S并且層厚度約為50微米或更大； 與所述第一層相鄰的第一導電類型的第二層，包括半導體以使得少數載流子壽命大于100納秒并且層厚度約為10微米或更小； 與所述第二層接觸的第二導電類型的第三層，包括半導體以使得少數載流子壽命大于100納秒，并且其中所述第二層和所述第三層可操作來作為有源區，以使得入射輻射的一部分被轉換成電能。2.如權利要求1所述的器件，還包括處于所述第一導電層與所述第二層之間的勢壘層。3.如權利要求1所述的器件，其中所述器件是通過從由物理氣相沉積、化學氣相沉積、等離子體增強化學氣相沉積、熔融涂布和等離子濺射組成的組中選擇的ー種或多種エ藝來形成的。4.如權利要求1所述的器件，還包括處于所述第一導電層與所述第二層之間的第四層，所述第四層包括與第二層接觸的第一異質結材料區，以使得在所述第一異質結材料區與所述第二層之間形成異質結。5.如權利要求4所述的器件，其中所述第一層、第二層、第三層、第四層是通過等離子體濺射形成的。6.如權利要求1所述的器件，還包括與所述第三層接觸的第五層，所述第五層包括第二異質結材料區，以使得在輕摻雜的第二導電類型區與所述第三層之間形成異質結。`7.如權利要求4所述的器件，其中所述第四層的成分從由如下各項組成的組中選擇:IV族元素、氫、碳化硅、非晶硅、納米晶體硅、金屬氮化物、金屬碳化物及其混合物。8.如權利要求6所述的器件，其中所述第五層的成分從由如下各項組成的組中選擇:IV族元素、氫、碳化硅、非晶硅、納米晶體硅、金屬氮化物、金屬碳化物及其混合物。9.如權利要求1所述的器件，還包括與所述第一導電層相鄰的襯底，以使得所述第一導電層將所述襯底與所述第二層隔開。10.如權利要求9所述的器件，其中所述襯底從由如下各項組成的組中選擇:石墨、石墨箔、玻璃石墨、浸潰石...

【專利技術屬性】
技術研發人員：沙倫·澤哈維，
申請(專利權)人：集成光伏公司，
類型：
國別省市：