專利名稱：量子點(diǎn)光伏器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體光伏器件及其制造方法，其可以吸收寬波長范圍的光，具備高的電子-空穴對(duì)分離性能，并且其光電轉(zhuǎn)換效率高。更詳細(xì)地，涉及一種高效的半導(dǎo)體光伏器件及其制造方法，其P層或η層內(nèi)部具備半導(dǎo)體量子點(diǎn)，并且其Ρ-Π結(jié)(junction) 具備大面積的垂直結(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前針對(duì)硅以外的多種材料進(jìn)行研究以降低光伏器件的制造費(fèi)用并提高其效率， 然而由于光伏器件利用半導(dǎo)體原理的特性，使得與基于硅的光伏器件相比較，這些電池效率很低并因耗竭而壽命很短，從而在實(shí)際市場中的占有率僅3%左右?；诠璧墓夥骷饕獞?yīng)用單晶硅以及多晶硅，在建立太陽能系統(tǒng)時(shí)，硅材料以及晶片的費(fèi)用超過整體構(gòu)造費(fèi)用的40%，目前存在各項(xiàng)研究以期實(shí)際解決該問題，比如通過結(jié)構(gòu)(morphology)/物理化學(xué)(Engineering)方式來降低生產(chǎn)單位功率所必須的硅的量，以及通過薄膜式的元件來使硅的消耗最小化。為降低生產(chǎn)單位功率所必須的硅的量，需要增加每單位質(zhì)量硅所吸收的光能，吸收光時(shí)提高電子-空穴對(duì)的生成效率，防止所生成的電子-空穴對(duì)的再結(jié)合并有效地使其分離。現(xiàn)有的橫向結(jié)光伏器件，其p-n或者p-i-n結(jié)與基片平行，光伏器件的光吸收層被限制于在p-n結(jié)上形成有扁平結(jié)構(gòu)的耗盡層或中性層(i)中?，F(xiàn)有的橫向結(jié)光伏器件中， 光吸收層(P-n耗盡層或者i層)成形厚的話，盡管能吸收很多的光，但結(jié)點(diǎn)兩端電極的距離也會(huì)增加，從而減弱電場，難以分離電子-空穴對(duì)，因此結(jié)點(diǎn)的厚度受到限制。并且，由于可吸收的光波長范圍很窄，從而眾所周知地，理論上其轉(zhuǎn)換效率不足30%。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體光伏器件及其制造方法，其可以吸收寬波長范圍的光，具備高的電子-空穴對(duì)分離性能的同時(shí)，其光吸收層的范圍最大化使得其具備高的光電轉(zhuǎn)換效率。更詳細(xì)地，提供一種高效的半導(dǎo)體光伏器件及其簡單、 經(jīng)濟(jì)的制造方法，其光吸收層區(qū)域內(nèi)具備半導(dǎo)體量子點(diǎn)，可以吸收寬波長范圍的光，其P-n 結(jié)(junction)具備垂直并徑向的結(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體量子點(diǎn)與ρ層/n層之間的接觸面積最大化，并且即使如非晶體半導(dǎo)體的缺陷很多的情況下，都可以通過電場漂移來有效地分離電子-空穴對(duì)。( 二 )技術(shù)方案本發(fā)明所涉及的光伏器件的制造方法，包括如下步驟a)在P型或η型半導(dǎo)體基板上部，在摻雜有與所述半導(dǎo)體基板類型相同的雜質(zhì)的介質(zhì)內(nèi)形成量子點(diǎn)，來形成半導(dǎo)體量子點(diǎn)薄膜；b)通過部分蝕刻來形成貫通所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)薄膜的氣孔陣列；c)在形成了所述氣孔陣列的半導(dǎo)體量子點(diǎn)薄膜上，沉積摻雜了與所述半導(dǎo)體基板互補(bǔ)的雜質(zhì)的半導(dǎo)體；d)在所述摻雜了互補(bǔ)的雜質(zhì)的半導(dǎo)體上，按順序形成透明傳導(dǎo)膜以及上部電極，在所述半導(dǎo)體基板下部形成下部電極。所述P型或η型半導(dǎo)體基板包括摻雜有P型雜質(zhì)或η型雜質(zhì)的半導(dǎo)體基板，包括根據(jù)半導(dǎo)體材料自身的特征來依靠空穴的移動(dòng)產(chǎn)生電流的半導(dǎo)體(P型)基板或者依靠電子的移動(dòng)來產(chǎn)生電流的半導(dǎo)體(η型)基板。所述與半導(dǎo)體基板類型相同的雜質(zhì)是指介質(zhì)產(chǎn)生與所述半導(dǎo)體基板相同種類的電冑(charge carrier)的更詳細(xì)地，所述與半導(dǎo)體基板相同類型的雜質(zhì)是指所述半導(dǎo)體基板為ρ型的情況下，以介質(zhì)材料作為基準(zhǔn)的受主(acceptor)雜質(zhì)，所述半導(dǎo)體基板為η型的情況下，是指以介質(zhì)材料作為基準(zhǔn)的施主(dormer)雜質(zhì)。與所述半導(dǎo)體基板互補(bǔ)的雜質(zhì)是指生成與所述ρ型或η型半導(dǎo)體基板相反種類的電荷載流子(charge carrier)的雜質(zhì)，更詳細(xì)地，在所述半導(dǎo)體基板為ρ型的情況下，是指施主雜質(zhì)，在所述半導(dǎo)體基板為η型的情況下，是指受主雜質(zhì)。摻雜了與所述半導(dǎo)體基板互補(bǔ)的雜質(zhì)的半導(dǎo)體是指具備與所述半導(dǎo)體基板的電荷載流子相反的電荷載流子的半導(dǎo)體，更詳細(xì)地，在所述半導(dǎo)體基板的電荷載流子為電子 (electron)的情況下，是指具備空穴(hole)作為電荷載流子的半導(dǎo)體，在所述半導(dǎo)體基板的電荷載流子為空穴(hole)的情況下，是指具備電子(electron)作為電荷載流子的半導(dǎo)體。所述半導(dǎo)體基板或摻雜有與所述半導(dǎo)體基板互補(bǔ)的雜質(zhì)的半導(dǎo)體包括含有Si 和Ge的4族半導(dǎo)體、含有GaAs和InP的3_5族半導(dǎo)體、氧化物半導(dǎo)體以及氮化物半導(dǎo)體。從結(jié)晶的角度，所述半導(dǎo)體基板或摻雜有與所述半導(dǎo)體基板互補(bǔ)的雜質(zhì)的半導(dǎo)體包括單結(jié)晶體、多結(jié)晶體或非晶體。所述介質(zhì)為半導(dǎo)體氮化物、半導(dǎo)體氧化物或其混合物，所述半導(dǎo)體氮化物、半導(dǎo)體氧化物或其混合物為構(gòu)成所述半導(dǎo)體基板的元素的氮化物、氧化物或其混合物。優(yōu)選地，所述半導(dǎo)體基板或者摻雜有與所述半導(dǎo)體基板互補(bǔ)的雜質(zhì)的半導(dǎo)體為4 族半導(dǎo)體，所述介質(zhì)為4族元素的氧化物、氮化物或其混合物。貫通所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)薄膜的氣孔是指沿所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)薄膜厚度方向貫通的氣孔，所述貫通不僅包括所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)薄膜，還包括貫通至所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)薄膜下部存在的所述P型或η型半導(dǎo)體基板的一定厚度來形成氣孔。所述氣孔陣列是指物理上相互分離的多個(gè)貫通所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)薄膜的氣孔，所述氣孔陣列包括貫通所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)薄膜的氣孔規(guī)則排列的情況以及每個(gè)氣孔具有6 個(gè)最接近的氣孔的情況。所述步驟a)包括下述的al-Ι)及al_2)，或者包括下述的a2_l)及a2_2)。更詳細(xì)地，所述步驟a)包括al-Ι)在半導(dǎo)體基板上部，反復(fù)沉積介質(zhì)層以及半導(dǎo)體層來形成復(fù)合層疊層；所述介質(zhì)層為摻雜有與所述半導(dǎo)體基板相同類型的雜質(zhì)的半導(dǎo)體氮化物、半導(dǎo)體氧化物或其混合物；al-2)對(duì)所述復(fù)合層疊層進(jìn)行熱處理，在摻雜有與所述半導(dǎo)體基板相同類型的雜質(zhì)的半導(dǎo)體氮化物、半導(dǎo)體氧化物或其混合物的介質(zhì)內(nèi)形成半導(dǎo)體量子點(diǎn)之后，在氫氣環(huán)境下進(jìn)行熱處理，使所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)的非成鍵電子與氫元素相結(jié)合。更詳細(xì)地，所述步驟a)包括a2-l)在半導(dǎo)體基板上部，形成摻雜有與所述半導(dǎo)體基板相同類型的雜質(zhì)的非化學(xué)計(jì)量化合物層，該非化學(xué)計(jì)量化合物層含有氧元素或氮元素不足的非化學(xué)計(jì)量比的半導(dǎo)體氧化物、半導(dǎo)體氮化物或其混合物；a2-2)對(duì)所述非化學(xué)計(jì)量化合物層進(jìn)行熱處理，在摻雜有與所述半導(dǎo)體基板相同類型的雜質(zhì)的半導(dǎo)體氮化物、半導(dǎo)體氧化物或其混合物的介質(zhì)內(nèi)形成半導(dǎo)體量子點(diǎn)之后， 在氫氣環(huán)境下進(jìn)行熱處理，使所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)的非成鍵電子與氫元素相結(jié)合。此時(shí)，所述步驟al-Ι)中通過包括物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition, PVD)、化學(xué)氣相沉積(Chemical Vapor Deposition, CVD)或原子層沉積(Atomic Layer Deposition, ALD)的沉積工藝來形成；構(gòu)成所述復(fù)合層疊層的所述介質(zhì)層與半導(dǎo)體層，優(yōu)選為相互獨(dú)立地具備Inm 5nm的厚度。更為優(yōu)選地，構(gòu)成所述復(fù)合層疊層的半導(dǎo)體層的厚度互不相同，且越接近所述半導(dǎo)體的半導(dǎo)體層，其厚度越厚。此時(shí)，所述步驟a2_l)中的所述非化學(xué)計(jì)量化合物層通過包括物理氣相沉積 (Physical Vapor D印osition，PVD)、化學(xué)氣相沉積(Chemical Vapor D印osition，CVD)或原子層沉積(Atomic Layer Deposition, ALD)的沉積工藝來形成；所述非化學(xué)計(jì)量化合物層中含有的所述半導(dǎo)體氧化物或半導(dǎo)體氮化物的氧元素或氮元素的含量比化學(xué)計(jì)量比合成所需要的含量少0 50%，沿非化學(xué)計(jì)量化合物層的厚度方向氧元素或氮元素的含量呈梯度(gradient)變化。所述氧元素或氮元素的含量的梯度包括非連續(xù)的梯度或者連續(xù)的梯度，包括沿深度方向非化學(xué)計(jì)量化合物層的氧元素或碳元素的含量變化的梯度。所述非化學(xué)計(jì)量化合物層中含有的所述半導(dǎo)體氧化物或半導(dǎo)體氮化物，優(yōu)選為越靠近所述半導(dǎo)體基板，其氧元素或氮元素的含量越少。更詳細(xì)地，所述氧元素或氮元素的含量的梯度變化，越靠近所述半導(dǎo)體基板，氧元素或氮元素的含量呈連續(xù)地或不連續(xù)地減少。所述步驟b為對(duì)熱處理及氫化處理的復(fù)合層疊層或非化學(xué)計(jì)量化合物層進(jìn)行部分蝕刻，以由頂至下的方式來制造低維納米結(jié)構(gòu)的步驟，更詳細(xì)地，包括bl)在所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)薄膜上部形成掩模；b2)通過反應(yīng)離子蝕刻(Reactive Ion Etching, RIE)來轉(zhuǎn)移所述掩模的圖案，從而形成貫通所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)薄膜的氣孔陣列。所述步驟1^2)中通過反應(yīng)離子蝕刻所形成的氣孔的短軸直徑為20nm lOOOnm。優(yōu)選地，所述光伏器件為硅光伏器件；所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)為硅量子點(diǎn)；所述介質(zhì)為氧化硅、氮化硅或其混合物。更詳細(xì)地，所述ρ型或η型半導(dǎo)體基板為ρ型或η型硅基板，摻雜有與所述半導(dǎo)體基板互補(bǔ)的雜質(zhì)的半導(dǎo)體為摻雜有與硅基板互補(bǔ)的雜質(zhì)的η型或P型硅，所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)為硅量子點(diǎn)，所述介質(zhì)為氧化硅、氮化硅或其混合物。本發(fā)明所涉及的光伏器件，包括下部電極；η型或P型的第1半導(dǎo)體層，其形成于所述下部電極上；多孔性半導(dǎo)體量子點(diǎn)層，其在摻雜有與所述第1半導(dǎo)體層相同類型的雜質(zhì)的介質(zhì)內(nèi)形成有多個(gè)半導(dǎo)體量子點(diǎn)，且形成有多個(gè)貫通氣孔；第2半導(dǎo)體層，其與所述多孔性半導(dǎo)體量子點(diǎn)層相鄰接形成，其摻雜有與與所述第1半導(dǎo)體層互補(bǔ)的雜質(zhì)的半導(dǎo)體材料；在所述第2半導(dǎo)體層上按順序形成的透明傳導(dǎo)膜及上部電極。所述介質(zhì)為半導(dǎo)體氮化物、半導(dǎo)體氧化物或其混合物，所述半導(dǎo)體氮化物、半導(dǎo)體氧化物或其混合物為構(gòu)成所述半導(dǎo)體基板的元素的氮化物、氧化物或其混合物。所述多孔性半導(dǎo)體量子點(diǎn)層上形成的貫通氣孔是指沿厚度方向貫通形成有多個(gè)半導(dǎo)體量子點(diǎn)的介質(zhì)的氣孔，所述多孔性半導(dǎo)體量子點(diǎn)層上形成的所述貫通氣孔還包括貫通至所述多孔性半導(dǎo)體量子點(diǎn)層下部存在的所述第1半導(dǎo)體層的一定深度來形成氣孔的情況。所述多個(gè)貫通氣孔是指包括物理的相互分離的多個(gè)所述貫通氣孔為規(guī)則排列以及按一個(gè)貫通氣孔具有6個(gè)最接近的貫通氣孔來排列。所述多孔性半導(dǎo)體量子點(diǎn)層的所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)的尺寸互不相同，并且其越與所述第1半導(dǎo)體層110相靠近，則尺寸越大。更詳細(xì)地，所述多孔性半導(dǎo)體量子點(diǎn)層的所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)，沿多孔性半導(dǎo)體量子點(diǎn)層的厚度方向，其尺寸呈梯度(gradient)變化，越與所述第1半導(dǎo)體層相靠近，所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)的尺寸越大。所述光伏器件依靠貫通所述多孔性半導(dǎo)體量子點(diǎn)層的貫通氣孔，而在表面形成 p-n結(jié)(p-n junction)，更詳細(xì)地，在所述作為貫通氣孔的納米氣孔的徑向表面(radial surface)全區(qū)域上形成p_n結(jié)。優(yōu)選地，所述光伏器件為硅光伏器件；所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)為硅量子點(diǎn)；所述介質(zhì)為氧化硅、氮化硅或其混合物。更詳細(xì)地，所述ρ型或η型第1半導(dǎo)體層為ρ型或η型硅基板，所述第2半導(dǎo)體層為η型或P型硅基板，所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)為硅量子點(diǎn)，所述介質(zhì)為氧化硅、氮化硅或其混合物。(三)有益效果本發(fā)明所涉及的光伏器件具備ρ層或η層區(qū)域內(nèi)陷入有多種尺寸的半導(dǎo)體量子點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)行寬波長范圍的光吸收，半導(dǎo)體量子包含于P層或η層中的狀態(tài)下，對(duì)半導(dǎo)體量子點(diǎn)形成的區(qū)域摻雜互補(bǔ)雜質(zhì)的半導(dǎo)體材料，形成以圓柱形陣列形態(tài)貫通的低維納米結(jié)構(gòu)，因此具有大面積的垂直(vertical)并徑向(radial)的結(jié)合結(jié)構(gòu)，由此使光的吸收層與P層/n層之間的接觸面積最大化，即使在如非晶體半導(dǎo)體存在很多缺陷(defect)的情況下，都可以通過電場漂移(drift)來有效地分離電子-空穴對(duì)。本發(fā)明所涉及的光伏器件的制造方法，在P層/n層區(qū)域內(nèi)陷入半導(dǎo)體量子點(diǎn)，獲得具備大面積的垂直(vertical) 并徑向(radial)的結(jié)合結(jié)構(gòu)的高效率光伏器件，無須高級(jí)的平板印刷工藝或外延工藝，利用自頂向下的方式即可制得低維納米結(jié)構(gòu)，容易控制半導(dǎo)體量子點(diǎn)的尺寸、位置、密度等， 可以通過沉積、熱處理、蝕刻等簡單并容易的工藝來制造高效率的光伏器件。


圖1為圖示本發(fā)明的光伏器件的制造方法的一例；圖2為圖示本發(fā)明所涉及的復(fù)合層疊層的一例；
圖3為圖示本發(fā)明所涉及的用于反應(yīng)離子蝕刻的掩膜的一例；圖4為本發(fā)明所涉及的利用納米多孔性氧化鋁進(jìn)行反應(yīng)離子蝕刻的步驟的一例；圖5為本發(fā)明所涉及的利用網(wǎng)狀膜來進(jìn)行反應(yīng)離子蝕刻的步驟的一例；圖6為圖示本發(fā)明所涉及的通過反應(yīng)離子蝕刻形成貫通氣孔的多孔性半導(dǎo)體量子點(diǎn)層的一例；圖7為圖示本發(fā)明所涉及的制造方法中形成p-n結(jié)的步驟的一例；圖8為圖示本發(fā)明所涉及的制造方法中利用非計(jì)量化合物層制造半導(dǎo)體量子點(diǎn)層的一例；圖9為圖示本發(fā)明所涉及的沿非計(jì)量化合物層的厚度方向(t)形成的氧元素或氮元素梯度的一例；*關(guān)于附圖主要部分的符號(hào)說明*110 φ型半導(dǎo)體層121 介質(zhì)薄膜(介質(zhì)層)122 半導(dǎo)體薄膜(半導(dǎo)體層)120 復(fù)合層疊層120’ 非化學(xué)計(jì)量化合物層130 半導(dǎo)體量子點(diǎn)層131,131'介質(zhì)132、132，半導(dǎo)體量子點(diǎn)130’ 形成有貫通性氣孔的多孔性半導(dǎo)體量子點(diǎn)層200 蝕刻掩模210 納米多孔性氧化鋁220:網(wǎng)狀掩模300:貫通氣孔140 :n型半導(dǎo)體153 下部電極151:透明電極152:上部電極
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的光伏器件及其制造方法進(jìn)行詳細(xì)說明。下面，所介紹的附圖是為了將本發(fā)明的思想充分轉(zhuǎn)達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員而提供的例子。因此，不由下面所展示的附圖所限定，且可由其他的形式來具體實(shí)施。并且，在說明書的全部內(nèi)容中，相同的附圖標(biāo)記代表相同的結(jié)構(gòu)部件。此時(shí)，所使用的技術(shù)及科學(xué)術(shù)語如果沒有其他定義，則指由具備該發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)公知常識(shí)的人員正常理解的含義。下述的說明及附圖中，對(duì)于本發(fā)明的核心是不必要且可以略過的公知功能及結(jié)構(gòu)，對(duì)其相關(guān)說明進(jìn)行了省略。以下，本發(fā)明對(duì)以ρ型半導(dǎo)體基板(P型第1半導(dǎo)體層)為例的附圖進(jìn)行說明。當(dāng)半導(dǎo)體基板(第1半導(dǎo)體層)為η型的情況下，顯然介質(zhì)中摻雜有η型雜質(zhì)，且摻雜有互補(bǔ)雜質(zhì)的半導(dǎo)體(第2半導(dǎo)體層)由ρ型所代替。顯然地，本發(fā)明并不受ρ型半導(dǎo)體基板(ρ 型第1半導(dǎo)體層)所限定。圖1為圖示本發(fā)明所涉及的制造方法的過程的示意圖，在ρ型半導(dǎo)體基板110上部，利用沉積工藝交替地沉積與所述半導(dǎo)體基板110電氣性能相同的雜質(zhì)，即P型雜質(zhì)的介質(zhì)薄膜121 (介質(zhì)層)以及半導(dǎo)體薄膜122 (半導(dǎo)體層)，來制造多層薄膜結(jié)構(gòu)的復(fù)合層疊層 120。上述介質(zhì)薄膜121的特征在于，包括半導(dǎo)體氧化物、半導(dǎo)體氮化物或它們的混合物。所述復(fù)合層疊層120中的多個(gè)介質(zhì)薄膜121可以分別具備互不相同的材料(半導(dǎo)體氧化物、半導(dǎo)體氮化物、半導(dǎo)體氧化物與半導(dǎo)體氮化物的混合物)以及互不相同的厚度。由于半導(dǎo)體量子點(diǎn)132是通過對(duì)上述半導(dǎo)體薄膜122進(jìn)行熱處理而形成，介質(zhì)131 內(nèi)半導(dǎo)體量子點(diǎn)132的位置、尺寸以及個(gè)數(shù)等由所述半導(dǎo)體薄膜122的厚度、所述復(fù)合層疊層120中所述半導(dǎo)體薄膜122的位置(高度)、構(gòu)成所述復(fù)合層疊層120的半導(dǎo)體薄膜122 的數(shù)量等所控制。更詳細(xì)地，沉積復(fù)合層疊層120時(shí)，優(yōu)選為所述介質(zhì)薄膜121及半導(dǎo)體薄膜122的沉積厚度各自以納米次序(order)來進(jìn)行，更為優(yōu)選地是，介質(zhì)薄膜121及半導(dǎo)體薄膜122 的沉積厚度相互獨(dú)立地為Inm 5nm。并且，如圖2所示，所述半導(dǎo)體薄膜122 (a)、122 (b)、122 (c)及122 (d)優(yōu)選為其厚度越與所述P型半導(dǎo)體基板110接近越厚。這是為了越與P型半導(dǎo)體基板110接近(如光深深地滲透入)，則通過熱處理來制造越大的半導(dǎo)體量子點(diǎn)132。并且，上述復(fù)合層疊層120的厚度以數(shù)納米至數(shù)百納米來制造，通過對(duì)復(fù)合層疊層120進(jìn)行熱處理而制造得到的半導(dǎo)體量子點(diǎn)層130 (半導(dǎo)體量子點(diǎn)薄膜)的厚度優(yōu)選為控制在數(shù)納米至數(shù)百納米內(nèi)。然后，對(duì)所述復(fù)合層疊層120進(jìn)行高溫?zé)崽幚韥硇纬稍诮橘|(zhì)131內(nèi)形成有多個(gè)半導(dǎo)體量子點(diǎn)132的半導(dǎo)體量子點(diǎn)層130 (半導(dǎo)體量子點(diǎn)薄膜)。通過所述熱處理，復(fù)合層疊層120的半導(dǎo)體薄膜122通過應(yīng)力消除及界面能量最小化的驅(qū)動(dòng)力來變化為被構(gòu)成介質(zhì)薄膜121的介質(zhì)物質(zhì)所包圍的半導(dǎo)體量子點(diǎn)132陣列形狀。形成半導(dǎo)體量子點(diǎn)132陣列之后，在氫氣環(huán)境中進(jìn)行再次熱處理，使所述半導(dǎo)體量子點(diǎn) 132的非成鍵電子與氫元素相結(jié)合。形成半導(dǎo)體量子點(diǎn)132的所述熱處理由介質(zhì)的種類、半導(dǎo)體薄膜的種類、期望制造的量子點(diǎn)的尺寸及密度所決定。制造所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)時(shí)，如果熱處理溫度太低，難以移動(dòng)物質(zhì)從而難以使半導(dǎo)體量子點(diǎn)成形，而如果熱處理溫度過高，則存在半導(dǎo)體量子點(diǎn)的尺寸非常不平均以及無量子局限效應(yīng)(Quantum confinement effect)的組合粒子的危險(xiǎn)。所述熱處理在對(duì)當(dāng)介質(zhì)為半導(dǎo)體氧化物，尤其是氧化硅(SiO2)時(shí)，優(yōu)選在 1000°C 1200°c條件下實(shí)施熱處理形成半導(dǎo)體量子點(diǎn)132 ；在介質(zhì)為半導(dǎo)體氮化物，尤其是氮化硅(Si3N4)的情況下，優(yōu)選在80(TC 120(TC條件下實(shí)施熱處理，所述熱處理優(yōu)選進(jìn)行10 30分鐘。之后，在氫氣環(huán)境中進(jìn)行熱處理，進(jìn)行使所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)的非成鍵電子與氫元素相結(jié)合的氫化步驟。所述氫化步驟的熱處理溫度由半導(dǎo)體量子點(diǎn)的種類所決定，所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)為硅量子點(diǎn)的情況下，在應(yīng)用合成氣體(forming gas ；95% Ar-5% H2)的氫氣環(huán)境下，優(yōu)選為在600°C 700°C溫度下進(jìn)行30 90分鐘的熱處理。在所述熱處理及氫化步驟之后，對(duì)于介質(zhì)131中形成有半導(dǎo)體量子點(diǎn)132的半導(dǎo)體薄膜130，使用自頂向下(top-down)的方式，沿與所述ρ型半導(dǎo)體基板110表面垂直方向?qū)ζ溥M(jìn)行部分蝕刻，來制造貫通所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)層130的氣孔300陣列。更詳細(xì)地，在所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)薄膜130上部形成掩模200，通過反應(yīng)離子蝕刻 (RIE ；Reactive Ion Etching)來轉(zhuǎn)移所述掩模200的圖案，從而形成貫通所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)薄膜的氣孔陣列。如圖3所示，所述掩模200優(yōu)選為以氣孔(圖3中的氣孔)規(guī)則排列的掩模，可以為金屬、金屬氧化物或者有機(jī)物質(zhì)。圖3中圖示出掩模氣孔的形狀為圓形的一個(gè)例子，本發(fā)明不對(duì)其進(jìn)行限制。優(yōu)選地，如圖4所示，制造細(xì)微貫通氣孔陣列以獲得高比表面積，為了制造短軸直徑為20nm IOOOnm的貫通氣孔，所述掩模200優(yōu)選為納米多孔性氧化鋁210 (ΑΑ0 ；anodic alumina oxide)，優(yōu)選為將所述納米多孔性氧化鋁210作為蝕刻掩模來進(jìn)行反應(yīng)離子蝕刻 (RIE ；Reactive Ion Etching)，從而形成貫通半導(dǎo)體量子點(diǎn)層130的貫通氣孔300。所述納米多孔性氧化鋁是形成有數(shù)納米的貫通氣孔的氧化鋁，可以通過將硫酸、 草酸或磷酸作為電解液對(duì)氧化鋁進(jìn)行陽極氧化來制得。更詳細(xì)地，納米多孔性氧化鋁的制造方法記載于本申請(qǐng)人的論文(W.Lee et al. Nature Nanotech. 3,402(2008))中。優(yōu)選地，如圖5所示，制造細(xì)微貫通氣孔陣列以獲得高比表面積，為了制造短軸直徑為20nm IOOOnm的貫通氣孔，在所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)層130上部形成包含規(guī)則空腔的網(wǎng)狀(mesh)膜220之后，優(yōu)選為將所述網(wǎng)狀膜220作為掩模進(jìn)行反應(yīng)離子蝕刻(RIE ； Reactive Ion Etching)，從而形成貫通半導(dǎo)體量子點(diǎn)層130的貫通氣孔300。此時(shí)，所述網(wǎng)狀膜220優(yōu)選為金屬膜，可以將納米多孔性氧化鋁(AA0;anOdic alumina oxide)作為掩模來制造所述網(wǎng)狀膜220。更詳細(xì)地是，在所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)層130上沉積一定厚度的金屬膜之后，將所述納米多孔性氧化鋁作為掩模來蝕刻金屬膜，從而可以制得規(guī)則排列有數(shù)納米的小圓形氣孔的網(wǎng)狀金屬膜220作為另外的方法，將納米多孔性氧化鋁作為掩模，對(duì)半導(dǎo)體量子點(diǎn)層130以所述納米多孔性氧化鋁的氣孔形狀來進(jìn)行一定的深度的蝕刻(RIE)，半導(dǎo)體量子點(diǎn)層130的表面上形成一定深度的表面凹凸之后，向形成了所述表面凹凸的半導(dǎo)體量子點(diǎn)層130上部沉積金屬，沉積金屬時(shí)，根據(jù)半導(dǎo)體量子點(diǎn)層130的表面落差，在突出的區(qū)域(沒有經(jīng)過RIE 蝕刻的區(qū)域)上選擇性地沉積金屬，從而可以制造具備有腔的尺寸及排列與納米多孔性氧化鋁相類似的網(wǎng)狀金屬膜220。形成了上述掩模200之后，進(jìn)行反應(yīng)離子蝕刻(RIE)，形成貫通所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)層130的貫通氣孔，在所述納米多孔性氧化鋁210的氣孔或所述網(wǎng)狀膜220的腔體位置處對(duì)所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)層130進(jìn)行蝕刻，在所述反應(yīng)離子蝕刻之后，所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)層130 具備了與納米多孔性氧化鋁210或網(wǎng)狀膜220的氣孔結(jié)構(gòu)相類似的貫通氣孔結(jié)構(gòu)。根據(jù)所述反應(yīng)離子蝕刻，如圖6所示，對(duì)半導(dǎo)體量子點(diǎn)層130的部分位置沿垂直方向進(jìn)行蝕刻來形成貫通氣孔300，從而所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)層130形成了具備一定厚度的網(wǎng)眼130’(類似于掩模的氣孔圖案的網(wǎng)的形狀)。此時(shí)，如圖5所示，通過半導(dǎo)體量子點(diǎn)層130的部分蝕刻，形成了沿厚度方向貫通所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)層130的氣孔300，進(jìn)行所述部分蝕刻時(shí)，對(duì)所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)層130及所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)層130下部位置的半導(dǎo)體基板110進(jìn)行一定深度的蝕刻，如圖6所示，所述氣孔300通過所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)層130延長至半導(dǎo)體基板110。所述反應(yīng)離子蝕刻(RIE)進(jìn)行時(shí)，半導(dǎo)體量子點(diǎn)132會(huì)暴露于表面，而通過反應(yīng)離子蝕刻暴露于表面的半導(dǎo)體量子點(diǎn)132的表面會(huì)產(chǎn)生自然氧化，因而所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)的形狀為內(nèi)置于介質(zhì)131，內(nèi)。根據(jù)所述反應(yīng)離子蝕刻而形成的貫通氣孔300的短軸直徑優(yōu)選為20nm lOOOnm。摻雜有與所述P型半導(dǎo)體基板110相同性能的ρ型雜質(zhì)的介質(zhì)130’具備與所述ρ型半導(dǎo)體基板110相類似的功能，所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)132’中生成的電子-空穴對(duì)中的空穴在介質(zhì) 130’中的內(nèi)部電場中漂移(drift)，從而產(chǎn)生電流。所述貫通氣孔300的直徑過大時(shí)，將增加由蝕刻除去的半導(dǎo)體量子點(diǎn)(感光區(qū)域)，從而降低光電效率。所述貫通氣孔300的直徑過小時(shí)，將會(huì)加大直流電阻，從而也會(huì)降低光電效率。然后，在形成有所述貫通氣孔300陣列的半導(dǎo)體量子點(diǎn)層130’的上部以及所述貫通氣孔300的內(nèi)部，沉積摻雜有與所述介質(zhì)131’及所述半導(dǎo)體基板110互補(bǔ)的雜質(zhì)的η型
半導(dǎo)體。如圖1所示，本發(fā)明在進(jìn)行沉積時(shí)，從所述ρ型半導(dǎo)體基板110上部，將經(jīng)所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)層130部分蝕刻所形成的空腔空間(貫通氣孔陣列)全部充滿(filling)n型半導(dǎo)體140，使所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)層130’的表面被完全覆蓋，表面上僅存在η型半導(dǎo)體140， 從而形成ρ-η結(jié)。作為另外的方法，如圖7所示，在所述多孔性半導(dǎo)體量子點(diǎn)層130的表面(包含由貫通氣孔所形成的表面)上沉積η型半導(dǎo)體140，但不將由部分蝕刻所形成的空腔空間(貫通氣孔陣列)全部充滿，從而形成Ρ-η結(jié)。據(jù)此，摻雜了所述P型雜質(zhì)的介質(zhì)131’和所述P型半導(dǎo)體基板110，在與所述η型半導(dǎo)體140之間，以所述貫通氣孔300外表面的形狀形成ρ-η結(jié)(junction)。在所述半導(dǎo)體基板110與所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)132’中生成的電子-空穴對(duì)中的空穴通過所述介質(zhì)131’ 移動(dòng)至所述P型半導(dǎo)體基板110，電子則向所述貫通氣孔300中充滿的η型半導(dǎo)體移動(dòng)，從而對(duì)空穴與電子進(jìn)行分離。此時(shí)，通過沉積所述η型半導(dǎo)體140，ρ-η結(jié)的形狀依照所述貫通氣孔300的外表面，具備垂直(vertical)并徑向(radial)的結(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)。并且，所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)132’設(shè)置于由所述P型半導(dǎo)體基板110延伸的介質(zhì)131’內(nèi)。優(yōu)選地，所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)132’所在的所述介質(zhì)131’優(yōu)選為利用p_n結(jié)成為耗盡層(built-in depletion layer)狀態(tài)。從而可以對(duì)所述介質(zhì)131，摻雜雜質(zhì)的濃度、所述η型半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)的濃度、所述貫通氣孔300離中心的距離(以及貫通氣孔的短軸直徑)進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。下面，如圖1或7所示，所述ρ型半導(dǎo)體基板110下部及所述η型半導(dǎo)體140表面上形成各自對(duì)向的電極153、152、151，從而制得本發(fā)明所涉及的光伏器件。所述η型半導(dǎo)體140的表面優(yōu)選為受光面，此時(shí)，為了使光的損失最小化，所述η型半導(dǎo)體140表面的電極優(yōu)選為具備透明電極膜151及成形于所述透明電極膜151上部的金屬墊152的結(jié)構(gòu)。所述透明電極膜151優(yōu)選為成形于所述η型半導(dǎo)體140上表面的全部區(qū)域中。所述電極151、152、153利用導(dǎo)電性金屬膏的絲網(wǎng)印刷術(shù)、模板印刷等普通印刷方法、或者利用PVD/CVD的沉積方式來制造。如圖8所示，可以用非化學(xué)計(jì)量化合物層120’代替所述復(fù)合層疊層120進(jìn)行熱處理及氫化處理，來制造本發(fā)明所涉及的所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)層130。所述非化學(xué)計(jì)量化合物層120’由介質(zhì)構(gòu)成于ρ型半導(dǎo)體基板110的上部，所述介質(zhì)包含摻雜有與所述P型半導(dǎo)體基板相同類型的雜質(zhì)且具備非化學(xué)計(jì)量比的半導(dǎo)體氮化物、半導(dǎo)體氧化物或者其混合物。所述非化學(xué)計(jì)量化合物層120’可以包含具備非化學(xué)計(jì)量比的半導(dǎo)體化合物(半導(dǎo)體氮化物、半導(dǎo)體氧化物或者其混合物)以及具備化學(xué)計(jì)量比的半導(dǎo)體化合物(半導(dǎo)體氮化物、半導(dǎo)體氧化物或者其混合物)。所述非化學(xué)計(jì)量化合物層120’通過物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition, PVD)、化學(xué)氣相沉積(Chemical Vapor Deposition, CVD)或原子層沉積(Atomic Layer Deposition, ALD)等沉積步驟來形成，沉積過程中，控制半導(dǎo)體物質(zhì)的前驅(qū)體(例如硅前驅(qū)體)與氧元素或氮元素的比例，從而可以控制脫離化學(xué)計(jì)量比的程度。構(gòu)成所述非化學(xué)計(jì)量化合物層120’中介質(zhì)的所述半導(dǎo)體氧化物或者半導(dǎo)體氮化物包括具備令人滿意的化學(xué)計(jì)量比的半導(dǎo)體氧化物或者半導(dǎo)體氮化物，以及將化學(xué)計(jì)量比作為基準(zhǔn)、氧元素或氮元素含量比合成所需的量少50%之內(nèi)(將化學(xué)計(jì)量比作為基準(zhǔn)的原子百分比)的半導(dǎo)體氧化物或者半導(dǎo)體氮化物。所述非化學(xué)計(jì)量化合物層120’中所含的氧元素或氮元素的量優(yōu)選為沿非化學(xué)計(jì)量化合物層的厚度方向(t)呈梯度(gradient) 漸變。比如將硅作為半導(dǎo)體材料，以化合計(jì)量比作為基準(zhǔn)，氧元素或氮元素含量比合成所需的量少50%之內(nèi)(原子百分比)的半導(dǎo)體氧化物包括SiO2 (化合計(jì)量比)與Si0(50% 不足)的合成物，半導(dǎo)體氮化物則包括SiN4 (化合計(jì)量比)與Si3N2 (50%不足)的合成物。所述非化學(xué)計(jì)量化合物層120’中含有的所述半導(dǎo)體氧化物或半導(dǎo)體氮化物優(yōu)選為越接近所述半導(dǎo)體基板，其化學(xué)計(jì)量比中氮元素或者氧元素越不足。即，這是為了所述非化學(xué)計(jì)量化合物層120’中含有的氧元素或者氮元素的合成隨著非化學(xué)計(jì)量化合物層120’ 的深度t的增加而減少，非化學(xué)計(jì)量化合物層120’熱處理時(shí)，進(jìn)行脫離化學(xué)計(jì)量比的合成， 從而來調(diào)節(jié)能形成驅(qū)動(dòng)力(driving force)的半導(dǎo)體量子點(diǎn)的尺寸，該尺寸與非化學(xué)計(jì)量化合物層120’深度相關(guān)，越接近所述半導(dǎo)體基板，形成越大的半導(dǎo)體量子點(diǎn)。更詳細(xì)地，如圖9所示，沿所述非化學(xué)計(jì)量化合物層120’的厚度方向t形成的氧元素或氮元素的梯度(gradient)包括一個(gè)非連續(xù)的梯度(discontinuous gradient)(圖 9(a))，越靠近ρ型半導(dǎo)體基板110，其氧元素或氮元素的量就非連續(xù)地減少；或者，包括一個(gè)連續(xù)的梯度(continuous gradient)(圖9 (b))，越靠近ρ型半導(dǎo)體基板110，其氧元素或氮元素的量就連續(xù)地減少。對(duì)所述非化學(xué)計(jì)量化合物層120’進(jìn)行與所述復(fù)合層疊層120相類似的熱處理后進(jìn)行氫化處理時(shí)，根據(jù)所述氫元素或者氮元素的量的梯度，具備半導(dǎo)體-富(rich)組成的 P型半導(dǎo)體基板110的鄰接區(qū)域中形成較大的半導(dǎo)體量子點(diǎn)，而與表面越近(t越小)，則形成越小的半導(dǎo)體量子點(diǎn)。除了利用所述非化學(xué)計(jì)量化合物層120’來形成所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)層130之外，還可以類似所述方式來制造本發(fā)明所涉及的光伏器件。如圖1或圖7所示，優(yōu)選為根據(jù)所述本發(fā)明的制造方法來進(jìn)行制造，本發(fā)明所涉及的光伏器件包括下部電極153 ；η型或ρ型的第1半導(dǎo)體層110，其形成于所述下部電極 153上；多孔性半導(dǎo)體量子點(diǎn)層130’，其在摻雜有與所述第1半導(dǎo)體層110相同類型的雜質(zhì)的介質(zhì)131’內(nèi)形成有多個(gè)半導(dǎo)體量子點(diǎn)132’，且形成有多個(gè)貫通氣孔300;第2半導(dǎo)體層 140，其與所述多孔性半導(dǎo)體量子點(diǎn)層相鄰接形成，其為摻雜有與所述第1半導(dǎo)體層110互補(bǔ)的雜質(zhì)的半導(dǎo)體材料；以及在所述第2半導(dǎo)體層140上按順序形成的透明傳導(dǎo)膜151及上部電極152。所述介質(zhì)131’為半導(dǎo)體氮化物、半導(dǎo)體氧化物或其混合物，所述半導(dǎo)體氮化物、半導(dǎo)體氧化物或其混合物為構(gòu)成所述第1半導(dǎo)體層110的元素的氮化物、氧化物或其混合物。所述多孔性半導(dǎo)體量子點(diǎn)層130’的所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)132’的特征在于，半導(dǎo)體量子點(diǎn)132’的尺寸互不相同，越與所述第1半導(dǎo)體層110相靠近，尺寸越大。依靠貫通所述多孔性半導(dǎo)體量子點(diǎn)層130’的貫通氣孔300，而在表面形成p-n結(jié)(p_n junction)，所述介質(zhì)131，依靠p-n結(jié)成為耗盡層(built-in depletion layer)狀態(tài)。本發(fā)明的制造方法及依靠本發(fā)明制造方法所制造的光伏器件優(yōu)選為硅基板光伏器件。更詳細(xì)地，所述垂直結(jié)合半導(dǎo)體量子點(diǎn)光伏器件為硅光伏器件，所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)為硅量子點(diǎn)，所述介質(zhì)為具備化學(xué)計(jì)量比或非化學(xué)計(jì)量比的氧化硅、氮化硅或其混合物， 所述P型半導(dǎo)體及η型半導(dǎo)體為P型硅及η型硅，形成于貫通氣孔300的表面且具備垂直 (vertical)并徑向(radial)結(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的p_n結(jié)優(yōu)選為摻雜了 η型(或ρ型)雜質(zhì)的氧化硅(或者氮化硅)以及摻雜了 P型(或η型)雜質(zhì)的硅結(jié)。本發(fā)明的思想并不受所說明的實(shí)施例來限定，不僅權(quán)利要求保護(hù)范圍，而且與該權(quán)利要求范圍等同或者經(jīng)等價(jià)變形的所有情形均應(yīng)視作屬于本發(fā)明的思想范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光伏器件的制造方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟a)在ρ型或η型半導(dǎo)體基板上部，在摻雜與所述半導(dǎo)體基板類型相同的雜質(zhì)的介質(zhì)內(nèi)形成量子點(diǎn)，來形成半導(dǎo)體量子薄膜；b)通過部分蝕刻來形成貫通所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)薄膜的氣孔陣列；c)在形成了所述氣孔陣列的半導(dǎo)體量子點(diǎn)薄膜上，沉積摻雜了與所述半導(dǎo)體基板互補(bǔ)的雜質(zhì)的半導(dǎo)體；d)在所述摻雜了互補(bǔ)的雜質(zhì)的半導(dǎo)體上，按順序形成透明傳導(dǎo)膜以及上部電極，在所述半導(dǎo)體基板下部形成下部電極。
2.如權(quán)利要求1所述的光伏器件的制造方法，其特征在于，所述步驟a)包括al-Ι)在半導(dǎo)體基板上部，反復(fù)沉積介質(zhì)層以及半導(dǎo)體層來形成復(fù)合層疊層；所述介質(zhì)層為摻雜有與所述半導(dǎo)體基板相同類型的雜質(zhì)的半導(dǎo)體氮化物、半導(dǎo)體氧化物或其混合物；al-2)對(duì)所述復(fù)合層疊層進(jìn)行熱處理，在摻雜有與所述半導(dǎo)體基板相同類型的雜質(zhì)的半導(dǎo)體氮化物、半導(dǎo)體氧化物或其混合物的介質(zhì)內(nèi)形成半導(dǎo)體量子點(diǎn)之后，在氫氣環(huán)境下進(jìn)行熱處理，使所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)的非成鍵電子與氫元素相結(jié)合。
3.如權(quán)利要求1所述的光伏器件的制造方法，其特征在于，所述步驟a)包括a2-l)在半導(dǎo)體基板上部，形成摻雜有與所述半導(dǎo)體基板相同類型的雜質(zhì)的非化學(xué)計(jì)量化合物層，該非化學(xué)計(jì)量化合物層含有氧元素或氮元素不足的非化學(xué)計(jì)量比的半導(dǎo)體氧化物、半導(dǎo)體氮化物或其混合物；a2-2)對(duì)所述非化學(xué)計(jì)量化合物層進(jìn)行熱處理，在摻雜有與所述半導(dǎo)體基板相同類型的雜質(zhì)的半導(dǎo)體氮化物、半導(dǎo)體氧化物或其混合物的介質(zhì)內(nèi)形成半導(dǎo)體量子點(diǎn)之后，在氫氣環(huán)境下進(jìn)行熱處理，使所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)的非成鍵電子與氫元素相結(jié)合。
4.如權(quán)利要求2所述的光伏器件的制造方法，其特征在于，所述步驟al-Ι)中的所述復(fù)合層疊層通過包括物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積或原子層沉積的沉積工藝來形成；構(gòu)成所述復(fù)合層疊層的介質(zhì)層與半導(dǎo)體層，相互獨(dú)立地具備Inm 5nm的厚度。
5.如權(quán)利要求4所述的光伏器件的制造方法，其特征在于，構(gòu)成所述復(fù)合層疊層的半導(dǎo)體層的厚度互不相同，且越接近所述半導(dǎo)體基板的半導(dǎo)體層，其厚度越厚。
6.如權(quán)利要求3所述的光伏器件的制造方法，其特征在于，所述步驟a2-l)中的所述非化學(xué)計(jì)量化合物層通過包括物理氣相沉積(Physical Vapor D印osition)、化學(xué)氣相沉積 (Chemical Vapor Deposition)或原子層沉禾只的沉禾只(Atomic Layer Deposition)工藝來形成；所述非化學(xué)計(jì)量化合物層中含有的所述半導(dǎo)體氧化物或半導(dǎo)體氮化物的氧元素或氮元素的含量比化學(xué)計(jì)量比合成所需要含量少0 50%，沿非化學(xué)計(jì)量化合物層的厚度方向氧元素或氮元素的含量呈梯度變化。
7.如權(quán)利要求6所述的光伏器件的制造方法，其特征在于，所述氧元素或氮元素的含量的梯度變化，越靠近所述半導(dǎo)體基板，氧元素或氮元素的含量越少。
8.如權(quán)利要求1所述的光伏器件的制造方法，其特征在于，所述步驟b包括bl)在所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)薄膜上部形成掩模；b2)通過反應(yīng)離子蝕刻來轉(zhuǎn)移所述掩模的圖案，從而形成貫通所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)薄膜的氣孔陣列。
9.如權(quán)利要求8所述的光伏器件的制造方法，其特征在于，所述步驟b2)中通過反應(yīng)離子蝕刻所形成的氣孔的短軸直徑為20nm lOOOnm。
10.如權(quán)利要求1 9任一項(xiàng)所述的光伏器件的制造方法，其特征在于，所述光伏器件為硅光伏器件；所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)為硅量子點(diǎn)；所述介質(zhì)為氧化硅、氮化硅或其混合物。
11.一種光伏器件，其特征在于，所述光伏器件包括下部電極；η型或ρ型的第1半導(dǎo)體層，其形成于所述下部電極上；多孔性半導(dǎo)體量子點(diǎn)層，其在摻雜有與所述第1半導(dǎo)體層相同類型的雜質(zhì)的介質(zhì)內(nèi)形成有多個(gè)半導(dǎo)體量子點(diǎn)，且形成有多個(gè)貫通氣孔；第2半導(dǎo)體層，其與所述多孔性半導(dǎo)體量子點(diǎn)層相鄰接形成，其摻雜與所述第1半導(dǎo)體層互補(bǔ)雜質(zhì)的半導(dǎo)體材料；在所述第2半導(dǎo)體層上按順序形成的透明傳導(dǎo)膜及上部電極。
12.如權(quán)利要求11所述的光伏器件，其特征在于，所述多孔性半導(dǎo)體量子點(diǎn)層的所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)的尺寸互不相同，并且越與所述第1半導(dǎo)體層相靠近，則尺寸越大。
13.如權(quán)利要求11所述的光伏器件，其特征在于，依靠貫通所述多孔性半導(dǎo)體量子點(diǎn)層的貫通氣孔，而在表面形成ρ-η結(jié)，所述介質(zhì)具備依靠ρ-η結(jié)進(jìn)行嵌入的狀態(tài)。
14.如權(quán)利要求11所述的光伏器件，其特征在于，所述光伏器件為硅光伏器件；所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)為硅量子點(diǎn)；所述介質(zhì)為氧化硅、氮化硅或其混合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體光伏器件及其制造方法，其可以吸收寬波長范圍的光，具備高的電子-空穴對(duì)分離性能，并且其光電轉(zhuǎn)換效率高。更詳細(xì)地，本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體光伏器件的制造方法包括如下步驟a)在p型或n型半導(dǎo)體基板上部，在摻雜與所述半導(dǎo)體基板類型相同的雜質(zhì)的介質(zhì)內(nèi)形成量子點(diǎn)，來形成半導(dǎo)體量子薄膜；b)通過部分蝕刻來形成貫通所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)薄膜的氣孔陣列；c)在形成了所述氣孔陣列的半導(dǎo)體量子點(diǎn)薄膜上，沉積摻雜了與所述半導(dǎo)體基板互補(bǔ)的雜質(zhì)的半導(dǎo)體；d)在所述摻雜了互補(bǔ)的雜質(zhì)的半導(dǎo)體上，按順序形成透明傳導(dǎo)膜以及上部電極，在所述半導(dǎo)體基板下部形成下部電極。
文檔編號(hào)H01L31/042GK102165605SQ200980138128
公開日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2009年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月28日
發(fā)明者姜相宇, 尹琓洙, 李 雨, 洪升輝, 金慶中, 金永憲, 金龍成 申請(qǐng)人:韓國標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)研究院