專利名稱：半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)和包括該結(jié)構(gòu)的薄膜光伏器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光伏光伏器件技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)和包 括該結(jié)構(gòu)的薄膜光伏器件。
背景技術(shù)：
近年來，隨著能源的日益短缺，太陽能的開發(fā)和利用越來越引起人
們的重視。光仗器件，特別是基于氫化非晶硅(a-Si:H)和納米晶硅 (nano-crystalline Si, nc-Si)的薄膜光仗器件，以其大面積、低成本、易 于鋪設(shè)等優(yōu)勢受到世人的青睞。已知的基于氬化硅薄膜的光伏器件，通 常具有被設(shè)計為p-i-n型結(jié)構(gòu)的光電轉(zhuǎn)換單元。圖1為基于氬化硅薄膜的 光仗器件的典型結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，薄膜光伏器件通常包括玻璃 基板10、透明導(dǎo)電前電極11 (通常由氟摻雜的氣化錫(Sn02:F)組成)、 背電極15 (通常由鋁摻雜的透明導(dǎo)電氣化鋅(ZnO:Al)和金屬薄膜組成) 和背保護板16，在透明導(dǎo)電前電極11和背電極15之間是由p層12、本 征i層13和n層14組成的光電轉(zhuǎn)換單元17。其中p層12的材料通常是 硼摻雜的寬帶隙非晶硅合金(如非晶硅碳)或納米晶硅；非摻雜的本征i 層13—般是由非晶硅，納米晶硅或非晶硅鍺合金組成；n層14通常是由 磷摻雜的非晶硅或納米晶硅組成。p層12和n層14在光電轉(zhuǎn)換單元17 的i層13中建立內(nèi)部電場，當(dāng)光線20穿過p層12進入本征i層13時， 在其中就會生成電子-空穴對，在內(nèi)部電場的作用下，電子-空穴被分開， 電子流向n層14，空穴流向p層12，形成光生電流和光生電壓，載流子 由透明導(dǎo)電前電極11和背電極15收集。
非晶硅作為薄膜光仗器件較為理想的材料，能夠吸收大部分的入射
輻射，而隨著光照時間的加長，非晶硅材料的光電轉(zhuǎn)換能力會逐漸衰退， 即產(chǎn)生光致衰退效應(yīng)。為了增加薄膜光仗器件的光電轉(zhuǎn)換效率和使用壽 命，并提高輸出電壓，人們研制出了多結(jié)薄膜光伏器件，也就是兩個或兩個以上光電轉(zhuǎn)換單元疊加串聯(lián)在一起的薄膜光伏器件。多結(jié)薄膜光仗 器件的首結(jié)、第二結(jié)和后續(xù)結(jié)的i層具有不同的帶隙寬度，這些帶隙呈梯 度連續(xù)遞減，以吸收不同波長的光，最頂結(jié)的i層主要吸收藍光或綠光等
短波光，第二結(jié)的i層或后續(xù)結(jié)的i層主要吸收紅光或紅外線等長波光。
無論是雙結(jié)還是三結(jié)或更多結(jié)薄膜光伏器件，每個后續(xù)結(jié)的i層都比上一 結(jié)的i層吸收波長更長的光。理論上，結(jié)層越多，光伏器件的性能越好。 通常，雙結(jié)薄膜光伏器件頂結(jié)的本征半導(dǎo)體膜層i層一般是由非晶硅 制成，而底結(jié)的半導(dǎo)體膜層i層的材料通常是納米晶硅或鍺含量(濃度)
可調(diào)節(jié)的非晶硅鍺(a-SiGe)合金。納米晶硅和非晶硅鍺的帶隙都小于非 晶硅，通過調(diào)節(jié)底結(jié)i層的厚度或增加鍺的原子濃度，可以使底結(jié)電池吸 收更多的紅光和紅外線。近幾年來，基于氬化薄膜硅的工業(yè)實驗顯示， 三結(jié)薄膜光伏器件能夠最好地平衡性能和器件復(fù)雜程度之間的關(guān)系。目 前較為常見的三結(jié)薄膜光伏器件包括非晶硅i層、非晶硅鍺i層和非晶硅 鍺i層，即a-Si/a-SiGe/a-SiGe的結(jié)構(gòu)。
上述現(xiàn)有的多結(jié)光伏器件有兩個嚴(yán)重的缺點。首先，非晶硅/納米晶 硅雙結(jié)光伏器件包含非晶硅i層和納米晶硅i層，為了使其效率更高，頂 結(jié)的非晶硅i層厚度必須接近或大于200納米，這樣才能和較厚的納米晶 硅i層產(chǎn)生的光電流相配合。但是如此厚的非晶硅本征i層會隨著光照時 間的增長而衰退(這稱為S-W效應(yīng)，沒有徹底的解決方法)，這削弱了器 件的長期性能。這一現(xiàn)象在初始光電流更高的a-Si/nc-Si多結(jié)光伏器件中 更為嚴(yán)重。此外，因為納米晶硅有間接的光能帶隙，為了產(chǎn)生大量的光 電流，雙結(jié)中需要一個相當(dāng)厚(約2000納米)的納米晶硅本征i層。但 是符合器件性能要求的納米晶硅生長速度非常慢(如9納米/分鐘)，均勻 地大面積沉積也需要非常大的復(fù)雜生產(chǎn)設(shè)備，這種設(shè)備價格昂貴，操作 復(fù)雜，維修頻繁，致使生產(chǎn)成本極大增加。減少納米晶硅i層薄膜的厚度 或縮短其沉積時間使a-Si/nc-Si雙結(jié)光伏器件和其它設(shè)計相比沒有優(yōu)勢。
對于a-Si/a-SiGe/a-SiGe三結(jié)光伏器件來說，主要的問題是沉積均勻的a-SiGe膜層。含鍺的原料氣體通常是鍺烷GeH4，它比硅烷更易分解。 因此，在大尺寸的等離子體化學(xué)氣相沉積(PECVD)反應(yīng)器中，含硅分 子的反應(yīng)活性成分與含鍺分子的活性成分在空間上的分布是不同的，這 使得大面積沉積的非晶硅鍺薄膜中鍺原子密度(成分)不均勻，從而導(dǎo)
外，隨著非晶硅鍺合金的生長速率的提高，成份的不均勻問題逐漸惡化。 這一問題對于鍺含量在40-55%范圍內(nèi)的三結(jié)光仗器件中第三結(jié)電池的非 晶硅鍺本征層非晶硅鍺合金尤其嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)和包括該結(jié)構(gòu)的薄膜 光伏器件，能夠提高多結(jié)薄膜光伏器件的性能并降低產(chǎn)業(yè)化制造成本。
本發(fā)明的一個目的在于提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，用于薄膜光伏器件的 光吸收，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括
基于硅的包括非晶硅或納米晶硅的p層；
在p層表面的非晶鍺本征i層；和
在非晶鍺本征i層表面的基于硅的包括非晶硅或納米晶硅或a-SiGe 的n層。
可選的，在所述p層和非晶鍺本征i層之間包括過渡層。 可選的，在所述非晶鍺本征i層和n層之間包括過渡層。
可選的，在所述p層和非晶鍺本征i層之間、非晶鍺本征i層和n層 之間包括過渡層。
可選的，所述過渡層的材料包括非晶硅鍺、混合相硅或納米晶硅。 可選的，所述非晶鍺本征i層的厚度包括100 300納米的范圍。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種薄膜光伏器件，所述薄膜光伏器 件為三結(jié)光伏器件，包括
6為納米晶硅的中間結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元；和 本征層包括非晶鍺的底結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元。
可選的，所述納米晶硅本征層的厚度包括800 1500納米的范圍，所 述非晶鍺本征層的厚度包括100~300納米的范圍。
本發(fā)明的又一個目的在于提供一種薄膜光伏器件，所述薄膜光伏器 件為三結(jié)光伏器件，包括
本征層為非晶硅的頂結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元； 本征層為非晶硅的中間結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元；和 本征層包括非晶鍺的底結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元；以及
在中間結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元和底結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元之間的透明導(dǎo)電氣化物層。
可選的，所述透明導(dǎo)電氣化物層的材料包括氣化鋅。
本發(fā)明的再一個目的在于提供一種薄膜光伏器件，所述薄膜光伏器 件為四結(jié)光伏器件，包括
本征 層為非晶硅的頂結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元；
本征層為非晶硅鍺的第二結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元；
本征層為納米晶硅的第三結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元；
本征層包括非晶鍺的底結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點
本發(fā)明利用非晶鍺取代非晶硅鍺作為多結(jié)薄膜光伏器件底結(jié)本征 層，采用包含非晶鍺吸收層的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)作為底結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元。由于 非晶鍺具有窄能帶隙，對紅光或紅外線等長波光具有很強的吸收能力，
能夠產(chǎn)生更高的光電流，因此本發(fā)明的多結(jié)薄膜光伏器能夠顯著提高光 吸收率和光電轉(zhuǎn)換效率。與非晶硅或非晶硅鍺合金相比，非晶鍺對摻雜
7不敏感，也不像非晶硅或非晶硅鍺材料那樣隨光照時間的增長而產(chǎn)生嚴(yán) 重的光致衰退效應(yīng)，能夠顯著提高多結(jié)薄膜光伏器件的穩(wěn)定性和使用壽 命。此外，非晶鍺薄膜可以通過傳統(tǒng)的等離子體增強化學(xué)氣相沉積設(shè)備 大面積高速率均勻地沉積，而且由于非晶鍺對長波光具有很強的吸收能 力，當(dāng)中間結(jié)的吸收層為納米晶硅時，納米晶硅層無需沉積得過厚，因 此本發(fā)明的薄膜光仗器件有助于提高生產(chǎn)效率和降低制造成本。


通過附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實施例的更具體說明，本發(fā)明的上 述及其它目的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記 指示相同的部分。并未刻意按比例繪制附圖，重點在于示出本發(fā)明的主 旨。在附圖中，為清楚起見，放大了層的厚度。
圖1為薄膜光伏器件的典型結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為根據(jù)本發(fā)明半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為根據(jù)本發(fā)明半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為根據(jù)本發(fā)明半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)第三實施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為根據(jù)本發(fā)明半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)第四實施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為根據(jù)本發(fā)明薄膜光仗器件第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7為根據(jù)本發(fā)明薄膜光伏器件第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8為根據(jù)本發(fā)明薄膜光伏器件第三實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
所述示圖是說明性的，而非限制性的，在此不能過度限制本發(fā)明的 保護范圍。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合 附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很 多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情 況下做類似推廣。因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施的限制。
下文中提及的非晶硅、非晶硅鍺、納米晶硅和非晶鍺均是指這些物 質(zhì)的氫化材料，即氬化非晶硅、氫化非晶硅鍺、氫化納米晶硅和氫化非 晶鍺材料。
圖2為根據(jù)本發(fā)明半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所 示，本發(fā)明第一實施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)300包括硼摻雜的非晶硅或納米晶 硅p層310，在p層310表面沉積的非晶鍺本征i層320，和在非晶鍺本 征i層320表面沉積的磷摻雜的非晶硅或納米晶硅n層330。入射光10 穿過p層310進入到非晶鍺i本征層320。氬化非晶鍺i本征層320的帶 隙約為l.leV，精確帶隙取決于氫的含量。非晶鍺本征i層320利用等離 子體增強化學(xué)氣相沉積(PECVD)工藝沉積，原材料氣體為含鍺的源氣 體，例如鍺烷GeH4或四氟化鍺GeF4或四氯化鍺GeCl4。在最佳的沉積條 件下，包括適當(dāng)?shù)臏囟群洼斔偷降入x子體化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器中的混合 氣體具有足夠高的氬氣稀釋度，例如氬氣和含鍺的源氣體的體積比在10:
1至100: l之間，可以得到感光度較高的本征非晶鍺薄膜。本發(fā)明的半 導(dǎo)體結(jié)構(gòu)300位于多結(jié)薄膜太陽能電池的底層，主要用于吸收未被頂結(jié) 或中間結(jié)吸收的紅光和紅外線等長波光。
有些入射光被p層310和n層330吸收，但是由于這些膜層中生成 的載流子存在時間非常短暫，它們在被收集之前就重新復(fù)合了，因此摻 雜型膜層的光吸收并不參與光電流的形成。減少摻雜型膜層中的光吸收， 能夠增強p-i-n型光伏電池的短路電流。p層310中光的損耗是由p層 310的帶隙和厚度所致，因此，通過調(diào)節(jié)p層310的光能帶隙，就可以使 p層310中的光損耗最小化，包括在p層310加入拓寬帶隙的材料，如碳、 氮、氧、氟等。例如，p型摻雜的氫化非晶硅碳可用來制作p層310。然 而，在p層310中加入的拓寬帶隙的材料會增強該層的阻抗，所以這種 材料的添加量受到光仗器件能夠承受的阻抗的限制。n層330的作用是和本征i層320 —起形成一個整流結(jié)。為了增強這一作用，n層330的導(dǎo) 電性最好非常強或者n層的帶隙非常寬，但是n層330中加入任何拓寬 帶隙的元素都會增加n層330的阻抗。因此，n層中拓寬帶隙的材料的添 加量受到器件所能承受的阻抗的制約。盡管如此，非晶硅p層310和n 層330的帶隙(約1.7eV)還是遠大于非晶鍺本征i層330的帶隙(約 l.leV)。
圖3為根據(jù)本發(fā)明半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所 示，由于p層310和n層330的帶隙遠遠大于非晶鍺本征i層330的帶隙， 在摻雜層(p層310和n層330)和非晶鍺本征i層(320)之間的光電子和空 穴會因為帶隙錯配現(xiàn)象而難以進入n層330和p層310。因此根據(jù)第一實 施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)300在非晶鍺本征i層320和p層310之間增加了 一層 帶隙過渡層315，其材料包括帶隙可被連續(xù)調(diào)節(jié)的材料，例如非晶硅鍺合 金，其硅原子密度(含量)是連續(xù)變化的，可以使p層310的帶隙平滑 地過渡到接近非晶鍺本征i層320的帶隙，從而提高空穴載流子的收集率。
圖4為根據(jù)本發(fā)明半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)第三實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所 示，根據(jù)第三實施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)300在非晶鍺本征i層320和n層330 之間增加了一層帶隙過渡層325，其材料也包括帶隙可被連續(xù)調(diào)節(jié)的材 料，例如非晶硅鍺合金，其硅原子密度是變化的，可以使非晶鍺本征i 層320的帶隙平滑地過渡到接近n層330的帶隙，從而提高光電子的收 集率。
圖5為根據(jù)本發(fā)明半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)第四實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。作為本發(fā) 明半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的較佳實施例，本實施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)300在非晶鍺本征i 層320和p層310之間具有帶隙過渡層315，在非晶鍺本征i層320和n 層330之間具有帶隙過渡層325。帶隙過渡層315和325的材料包括帶隙 可被連續(xù)調(diào)節(jié)的材料，例如非晶硅鍺合金，優(yōu)選的材料是具有混合相的 硅或者純納米晶硅。通過調(diào)節(jié)納米晶硅的體積比例(晶化度)，混合相 的硅(非晶硅和納米晶硅的混合物)的帶隙可以從1.76eV連續(xù)調(diào)節(jié)到
101.2eV以下。由于過渡層315和325的存在，可以使p層310的帶隙平滑 地過渡到接近非晶鍺本征i層320的帶隙，非晶鍺本征i層320的帶隙平 滑地過渡到接近n層330的帶隙，使從p層310到i層320再到n層330 的帶隙平穩(wěn)過渡，不會出現(xiàn)過大的帶隙突變，從而提高了光電子和空穴 載流子的收集率。
圖6為根據(jù)本發(fā)明薄膜光伏器件第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖6 所示，根據(jù)本發(fā)明第一實施例的薄膜光伏器件為三結(jié)光伏器件，包括玻 璃基板10，透明導(dǎo)電前電極ll，導(dǎo)電背電極15和背保護板16。在透明 導(dǎo)電前電極11和導(dǎo)電背電極15之間是頂結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元100，其包括非 晶硅或納米晶硅的p層、非晶硅本征i層和非晶硅或納米晶硅的n層中 間結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元200，其包括非晶硅或納米晶硅的p層、納米晶硅本征 i層和非晶硅或納米晶硅的n層；底結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元為本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié) 構(gòu)300，包括非晶硅或納米晶硅的p層、包括非晶鍺的本征i層和非晶硅 或納米晶硅的n層。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)300可以是前述圖2至圖5所示實施例 中的任意一個。
根據(jù)本發(fā)明第 一 實施例的薄膜光伏器件可以表示為a-Si/nc-Si/a-Ge 三結(jié)光仗器件。頂結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元100的非晶硅本征i層的厚度為60~90 納米，可以以較快的沉積速率方便地沉積，它主要用來吸收藍光和綠光。 第二結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元200的納米晶硅本征i層的厚度為900 1100納米， 能夠吸收綠光和一些紅光來生成足夠的光電流。第三結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元300 的非晶鍺本征i層能夠吸收未被納米晶硅本征i層吸收的紅光和紅外線，
其厚度為100~300納米，比如150納米。由于第三結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元300 的非晶鍺本征i層具有很強的長波光吸收能力，因此第二結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元
200的納米晶硅本征i層無需沉積的很厚，只需1000納米左右，能夠在 較短的時間內(nèi)沉積。因此本發(fā)明的a-Si/nc-Si/a-Ge三結(jié)光伏器件能夠大幅 度提高生產(chǎn)效率，降低制造成本。
ii板16。在透 明導(dǎo)電前電極11和導(dǎo)電背電極15之間是頂結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元100，其包括 非晶硅或納米晶硅的p層、非晶硅本征i層和非晶硅或納米晶硅的n層； 中間結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元200，其包括非晶硅或納米晶硅的p層、非晶硅本征 i層和非晶硅或納米晶硅的n層；底結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元為本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié) 構(gòu)300，包括非晶硅或納米晶硅的p層、包括非晶鍺的本征i層和非晶硅 或納米晶硅的n層。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)300可以是前述圖2至圖5所示實施例 中的任意一個。在中間結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元200和底結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元300之間具有反射 層203。該反射層203的材料為透明導(dǎo)電氣化物(TCO)，例如氧化鋅， 其作用包括在中間結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元200和反射層203之間的界面處產(chǎn)生 一個突變的折射率，從而使未能被吸收的光再反射到中間結(jié)光電轉(zhuǎn)換單 元200中去繼續(xù)被吸收。根據(jù)本發(fā)明第二實施例的薄膜光伏器件可以表示為a-Si/a-Si/a-Ge三 結(jié)光伏器件。頂結(jié)和第二結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元100和200都是由能帶隙在 1.7-1.8 eV之間的非晶硅組成，與在第二結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元中使用非晶硅鍺 合金和納米晶硅本征層相比，能夠極大地簡化制造工藝，降低大規(guī)模生 產(chǎn)的成本。根據(jù)本發(fā)明第二實施例的a-Si/a-Si/a-Ge三結(jié)光仗器件由于在 中間結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元200和底結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元300之間具有反射層203， 增強了中間結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元200的光吸收能力，使中間結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元 200的非晶硅本征i層的厚度可以降低到400納米以下，從而削弱了該層 的光致衰退效應(yīng)，同時仍然能提供和頂結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元100、第三結(jié)光電 轉(zhuǎn)換單元300相匹配的光電流。圖8為根據(jù)本發(fā)明薄膜光伏器件第三實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖8 所示，根據(jù)本發(fā)明第三實施例的薄膜光伏器件為四結(jié)光伏器件，包括頂結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元IOO，其具有包括非晶硅本征i層；第二結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元 200，其具有包括非晶硅鍺本征i層；第三結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元210，其具有 包括納米晶硅本征i層；底結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元300，其具有包括非晶鍺的本 征i層。光電轉(zhuǎn)換單元300可以是前述圖2至圖5所示實施例中的任意一 個。根據(jù)本發(fā)明第三實施例的薄膜光伏器件可以是表示為 a-Si/a-SiGe/nc-Si/a-Ge的四結(jié)光伏器件。在本實施例的四結(jié)光仗器件中， 非晶鍺作為底結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元300的i層材料具有很強的長波光吸收能 力，非晶硅鍺本征i層主要用于吸收綠光和黃光，納米晶硅本征i層主要 用于吸收黃光以及紅光，但并不需要吸收很多的紅光和紅外光，因此納 米晶硅本征i層的厚度可以在1500納米以下。非晶硅、非晶硅鍺和非晶 鍺均可以大面積高速率沉積，因此本實施例的薄膜光伏器件不但可以吸 收更寬光譜范圍內(nèi)的光波，而且能夠以較低的生產(chǎn)成本和較高的生產(chǎn)效 率進行批量制造。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形 式上的限制。例如，盡管在附圖中所示的各層皆是平整的且厚度幾乎相 等，但這僅僅是為了方便和清楚地說明本發(fā)明的原理。任何熟悉本領(lǐng)域 的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示 的技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等 同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù) 本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾， 均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，用于薄膜光伏器件的光吸收，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括基于硅的包括非晶硅或納米晶硅的p層；在p層表面的非晶鍺本征i層；和在非晶鍺本征i層表面的基于硅的包括非晶硅或納米晶硅或a-SiGe的n層。
2、 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于在所述p層和非晶鍺本征i層之間包括過渡層。
3、 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于在所述非晶鍺本征i層^口 n層之間包4舌過渡層。
4、 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特怔在于在所述p層和非晶鍺本征i層之間、非晶鍺本征i層和n層之間包括過渡層。
5、 如權(quán)利要求2、 3或4所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于所述過渡層的材料包括非晶硅鍺、混合相硅或納米晶硅。
6、 如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于所述非晶鍺本征i層的厚度包括100 300納米的范圍。
7、 一種薄膜光伏器件，所述薄膜光仗器件為三結(jié)光伏器件，包括本征層為非晶硅的頂結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元；本征層為納米晶硅的中間結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元和本征層包括非晶鍺的底結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元。
8、 如權(quán)利要求7所述的薄膜光仗器件，其特征在于所述納米晶硅本征層的厚度包括800 1500納米的范圍，所述非晶鍺本征層的厚度包括100-300納米的范圍。
9、 一種薄膜光伏器件，所述薄膜光伏器件為三結(jié)光仗器件，包括本征層為非晶硅的頂結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元；本征層為非晶硅的中間結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元；和本征層包括非晶鍺的底結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元；以及在中間結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元和底結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元之間的透明導(dǎo)電氣化物層。
10、 如權(quán)利要求9所述的薄膜光伏器件，其特征在于所述透明導(dǎo)電氣化物層的材料包括氣化鋅。
11、 一種薄膜光伏器件，所述薄膜光伏器件為四結(jié)光伏器件，包括本征層為非晶硅的頂結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元；本征層為非晶硅鍺的第二結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元；本征層為納米晶硅的第三結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元；本征層包括非晶鍺的底結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)和包括該結(jié)構(gòu)的薄膜光伏器件，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)用于薄膜光伏器件的光吸收，包括基于硅的包括非晶硅或納米晶硅的p層；在p層表面的非晶鍺本征i層；和在非晶鍺本征i層表面的基于硅的包括非晶硅或納米晶硅或a-SiGe的n層。所述薄膜光伏器件為三結(jié)光伏器件，包括本征層為非晶硅的頂結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元；本征層為納米晶硅的中間結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元和本征層包括非晶鍺的底結(jié)光電轉(zhuǎn)換單元。本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)和包括該結(jié)構(gòu)的薄膜光伏器件能夠進一步提高多結(jié)薄膜光伏器件的性能并降低產(chǎn)業(yè)化制造成本。
文檔編號H01L31/075GK101651166SQ20081014734
公開日2010年2月17日 申請日期2008年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月11日
發(fā)明者單洪青, 李沅民, 林朝暉 申請人:福建鈞石能源有限公司