專(zhuān)利名稱(chēng)：光生伏打模塊和制造具有多個(gè)半導(dǎo)體層堆疊的光生伏打模塊的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文公開(kāi)的主題涉及光生伏打裝置。一些已知光生伏打裝置包括具有硅的薄膜的活性部分的薄膜太陽(yáng)能模塊。入射在模塊上的光進(jìn)入活性硅膜。如果光由硅膜吸收，則光能夠在硅中產(chǎn)生電子和空穴。電子和空穴用于產(chǎn)生可從模塊汲取并且施加到外部電負(fù)載的電勢(shì)和/或電流。
背景技術(shù)：
光中的光子激勵(lì)硅膜中的電子并且使得電子與硅膜中的原子分離。為了使得光子激勵(lì)電子并且使得電子與膜中的原子分離，光子必須具有超過(guò)硅膜中的能帶隙的能量。光子的能量與入射在膜上的光的波長(zhǎng)有關(guān)。因此，基于膜的能帶隙和光的波長(zhǎng)由硅膜吸收光。一些已知光生伏打裝置包括級(jí)聯(lián)層堆疊，該級(jí)聯(lián)層堆疊包括兩組或更多組硅膜， 該兩組或更多組硅膜以一組在另一組之上的方式沉積并且位于下電極與上電極之間。不同組膜可以具有不同的能帶隙。通過(guò)提供具有不同能帶隙的不同的膜可以增加裝置的效率， 這是由于更多波長(zhǎng)的入射光能夠被裝置吸收。例如，第一組膜的能帶隙可以大于第二組膜的能帶隙。具有與超過(guò)第一組膜的能帶隙的能量關(guān)聯(lián)的波長(zhǎng)的一些光由第一組膜進(jìn)行吸收以產(chǎn)生電子空穴對(duì)。具有與沒(méi)有超過(guò)第一組膜的能帶隙的能量關(guān)聯(lián)的波長(zhǎng)的一些光穿過(guò)第一組膜而不會(huì)產(chǎn)生電子空穴對(duì)。如果第二組膜具有較低的能帶隙，則穿過(guò)第一組膜的該光的至少一部分可由第二組膜進(jìn)行吸收。為了提供具有不同能帶隙的不同組膜，硅膜可以與鍺進(jìn)行合金以改變膜的能帶隙。然而，將膜與鍺進(jìn)行合金會(huì)降低能夠用于制造的沉積率。另外，與沒(méi)有鍺的情況相比， 與鍺進(jìn)行合金的硅更傾向于出現(xiàn)光誘導(dǎo)退化。此外，用于沉積硅鍺合金的鍺烷源氣體成本高而且危險(xiǎn)。作為將硅膜與鍺進(jìn)行合金的替代，能夠通過(guò)將硅膜沉積為微晶硅膜以替代非晶硅膜降低光生伏打裝置中的硅膜的能帶隙。非晶硅膜的能帶隙通常大于在微晶狀態(tài)下沉積的硅膜。一些已知光生伏打裝置包括具有與微晶硅膜進(jìn)行串行堆疊的非晶硅膜的半導(dǎo)體層堆疊。在這些裝置中，非晶硅膜以相對(duì)小厚度進(jìn)行沉積以降低結(jié)中的載流子輸運(yùn)相關(guān)的損耗。 例如，非晶硅膜可以以小厚度進(jìn)行沉積以減少通過(guò)入射光從硅原子激勵(lì)的電子和空穴的量并且在到達(dá)頂電極或底電極之前與其它硅原子或其它電子和空穴復(fù)合。沒(méi)有到達(dá)電極的電子和空穴不對(duì)由光生伏打裝置產(chǎn)生的電壓或電流作貢獻(xiàn)。然而，由于非晶硅結(jié)的厚度減小， 所以非晶硅結(jié)吸收較少光并且硅膜中的光電流的流動(dòng)下降。結(jié)果，將入射光轉(zhuǎn)換成電流的光生伏打裝置的效率受到裝置堆疊中的非晶硅結(jié)的限制。在具有相對(duì)薄的非晶硅膜的某些光生伏打裝置中，具有活性非晶硅膜的裝置中的光生伏打電池的表面區(qū)域相對(duì)于電池的非活性區(qū)域可能減少。活性區(qū)域包括將入射光轉(zhuǎn)換成電的硅膜，而無(wú)活性或非活性區(qū)域包括電池的不存在硅膜或者不將入射光轉(zhuǎn)換成電的部分。通過(guò)相對(duì)于裝置中的非活性區(qū)域增加裝置中的光生伏打電池的活性區(qū)域可以增大由光生伏打裝置產(chǎn)生的電能。例如，增加具有活性非晶硅膜的單片集成薄膜光生伏打模塊中的電池的寬度增加暴露于太陽(yáng)光的模塊中的活性光生伏打材料的比例或百分比。隨著活性光生伏打材料的比例增加，由裝置產(chǎn)生的總光電流可能增加。增加電池的寬度還增加了裝置的透光電極的大小或面積。透光電極是傳導(dǎo)在電池中產(chǎn)生的電子或空穴以產(chǎn)生裝置的電壓或電流的電極。隨著透光電極的大小或面積增加， 透光電極的電阻(R)也增加。通過(guò)透光電極的電流(I)也可能增加。由于通過(guò)透光電極的電流和透光電極的電阻增加，光生伏打裝置中的能耗(例如1 損耗)增加。由于能耗增加，光生伏打裝置變得低效并且該裝置產(chǎn)生較少功率。因此，在單片集成薄膜光生伏打裝置中，在裝置中的活性光生伏打材料的比例與在裝置的透明導(dǎo)電電極中產(chǎn)生的能耗之間存在平衡。需要將入射光轉(zhuǎn)換成電流的效率增加和/或能耗降低的光生伏打裝置。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，提供單片集成光生伏打模塊。該模塊包括電絕緣襯底、襯底之上的微晶硅層的下堆疊、下堆疊之上的非晶硅層的中堆疊、中堆疊之上的非晶硅層的上堆疊以及上堆疊之上的透光覆蓋層。下、中、上堆疊的每一個(gè)的能帶隙彼此不同從而下、中、上堆疊的每一個(gè)吸收不同頻譜的入射光。在另一個(gè)實(shí)施例中，提供制造光生伏打模塊的方法。該方法包括提供電絕緣襯底和下電極層，在下電極之上沉積微晶硅層的下堆疊，在下堆疊之上沉積非晶硅層的中堆疊， 在中堆疊之上沉積非晶硅層的上堆疊，以及提供在上堆疊之上的上電極層。下、中、上堆疊的的每一個(gè)能帶隙彼此不同從而下、中、上堆疊的每一個(gè)吸收不同頻譜的入射光。


圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的襯底結(jié)構(gòu)光生伏打電池的示意圖。圖2示意性示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的圖1所示的模板層中的結(jié)構(gòu)。圖3示意性示出了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的圖1所示的模板層中的結(jié)構(gòu)。圖4示意性示出了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的圖1所示的模板層中的結(jié)構(gòu)。圖5是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的襯底結(jié)構(gòu)光生伏打裝置500的示意圖。圖6是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的制造襯底結(jié)構(gòu)光生伏打裝置的過(guò)程的流程圖。
當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)能夠更好理解上述內(nèi)容以及下面對(duì)當(dāng)前描述的技術(shù)的某些實(shí)施例的詳細(xì)描述。為了示出當(dāng)前描述的技術(shù)的目的，附圖中示出了某些實(shí)施例。然而， 應(yīng)該明白，當(dāng)前描述的技術(shù)不限于附圖中所示的布置和手段。此外，應(yīng)該明白，附圖中的部件不是按照比例進(jìn)行繪制并且部件之間的相對(duì)尺寸不應(yīng)該被解釋或詮釋為要求這些相對(duì)尺寸。
具體實(shí)施例方式圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的襯底結(jié)構(gòu)光生伏打電池100的示意圖。電池100包括襯底102和透光覆蓋層104以及位于襯底102與覆蓋層104之間的三個(gè)半導(dǎo)體結(jié)堆疊或?qū)佣询B106、108和110。在一個(gè)實(shí)施例中，半導(dǎo)體結(jié)堆疊106、108和110包括硅的N-I-P層堆疊。電池100是襯底結(jié)構(gòu)光生伏打電池。例如，入射在電池100上的與襯底102相對(duì)的覆蓋層104上的光由電池100轉(zhuǎn)換成電勢(shì)。光穿過(guò)覆蓋層104和電池100的附加層和部件以到達(dá)上層堆疊106、中層堆疊108和下層堆疊110。光由上層堆疊106、中層堆疊108和下層堆疊110吸收。光中的光子在層堆疊106、108和110中激勵(lì)電子并且使得電子與原子分離。當(dāng)電子與原子分離時(shí)產(chǎn)生互補(bǔ)正電荷或空穴。層堆疊106、108和110具有不同能帶隙，該不同能帶隙吸收光中的波長(zhǎng)的頻譜的不同部分。電子漂移或擴(kuò)散穿過(guò)層堆疊106、108和110并且在上電極層112和下電極層114或者電極112和114中的一個(gè)處被收集?？昭ㄆ苹驍U(kuò)散穿過(guò)上電極層112和下電極層114并且在上電極層112和下電極層114中的另一個(gè)處被收集。電子和空穴在上電極層112和下電極層114處的收集在電池100中產(chǎn)生電勢(shì)差。電池100中的電勢(shì)差可以加到在另外電池(未示出)中產(chǎn)生的電勢(shì)差。如下所述，在彼此串行耦合的多個(gè)電池100中產(chǎn)生的電勢(shì)差可以加在一起以增加由電池100產(chǎn)生的總電勢(shì)差。 通過(guò)相鄰電池100之間電子和空穴的流動(dòng)產(chǎn)生電流。電流可從電池100汲取并且施加給外部電負(fù)載。在圖1中示意性示出了電池100的部件和層，并且圖1所示的部件和層的形狀、 方向或相對(duì)大小并非意圖進(jìn)行限制。襯底102位于電池100的底部。襯底102對(duì)電池100 的其它層和部件提供機(jī)械支撐。襯底102包括或由例如非導(dǎo)電材料的介電材料形成。襯底 102可由具有相對(duì)低軟化點(diǎn)的電介質(zhì)(例如，軟化點(diǎn)低于大約750攝氏度的一種或多種介電材料)產(chǎn)生。僅僅舉例來(lái)講，襯底102可由鈉鈣浮法玻璃、低鐵浮法玻璃或者包括至少10% (重量百分比)的氧化鈉(Na2O)的玻璃形成。在另一個(gè)例子中，襯底可由另一種類(lèi)型的玻璃(例如，浮法玻璃或硼硅玻璃)形成。替代地，襯底102由陶瓷(例如，氮化硅(Si3N4)或氧化鋁(礬土或Al2O3))形成。在另一個(gè)實(shí)施例中，襯底102由導(dǎo)電材料(例如，金屬)形成。僅僅舉例來(lái)講，襯底102可由不銹鋼、鋁或鈦形成。襯底102具有足以在電池100的制造和處理期間機(jī)械支撐電池100的其余層并且同時(shí)對(duì)電池100提供機(jī)械和熱穩(wěn)定性的厚度。在一個(gè)實(shí)施例中，襯底102的厚度至少近似是0.7到5.0毫米。僅僅舉例來(lái)講，襯底102可以是近似2毫米厚層的伏法玻璃。替代地， 襯底102可以是近似1. 1毫米厚層的硼硅玻璃。在另一個(gè)實(shí)施例中，襯底102可以是近似 3. 3毫米厚層的低鐵或標(biāo)準(zhǔn)浮法玻璃。紋理(textured)模板層116可以沉積在襯底102之上。替代地，模板層116沒(méi)有包括在電池100內(nèi)。模板層116是具有受控和預(yù)定的三維紋理的層，該三維紋理對(duì)沉積在模板層116上面或上方的電池100中的層和部件中的一個(gè)或更多個(gè)上應(yīng)用紋理。在一個(gè)實(shí)施例中，可以根據(jù)在于2010年4月19日提交的題目為“Photovoltatic Cells And Methods To Enhance Light Trapping In Thin Film Silicon” 的共同待決美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng) No. 12/762,880( “880申請(qǐng)”)中描述的實(shí)施例之一沉積和形成紋理模板層116?！?80”申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容以引用方式并入本文?？梢酝ㄟ^(guò)模板層116的一個(gè)或更多個(gè)結(jié)構(gòu)200、300和 400(圖2-4中示出)的形狀和尺寸確定模板層116的紋理。模板層116沉積在襯底102之上。例如，模板層116可以直接沉積在襯底102上面。圖2示意性示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的模板層116中的峰結(jié)構(gòu)200。在模板層116 中產(chǎn)生峰結(jié)構(gòu)200在模板層116上方的層中應(yīng)用預(yù)定紋理。由于結(jié)構(gòu)200沿模板層116的上表面202表現(xiàn)為尖峰，所以結(jié)構(gòu)200稱(chēng)作峰結(jié)構(gòu)200。由一個(gè)或更多個(gè)參數(shù)(包括峰高 (Hpk) 204、間距206、過(guò)渡形狀208和底部寬度(Wb) 210)定義峰結(jié)構(gòu)200。如圖2所示，峰結(jié)構(gòu)200形成的形狀為隨著與襯底102的距離增加寬度減小。例如，峰結(jié)構(gòu)200的尺寸從位于襯底102處或附近的底部212到多個(gè)峰214減小。在圖2的二維視圖中峰結(jié)構(gòu)200表示為三角形，但是還可以是三維的角錐形或圓錐形。峰高(Hpk) 204表示峰214與峰結(jié)構(gòu)200之間的過(guò)渡形狀208之間的平均或中間距離。例如，模板層116可以作為近似平坦層沉積到峰214的底部212或者過(guò)渡形狀214 的區(qū)域。模板層116可以持續(xù)進(jìn)行沉積以形成峰214。底部212或過(guò)渡形狀208與峰214 之間的距離可以是峰高(Hpk) 204。間距206表示峰結(jié)構(gòu)200的峰214之間的平均或中間距離。間距206在兩個(gè)或更多方向上近似相同。例如，間距206可以在與襯底102平行延伸的兩個(gè)垂直方向上相同。在另一個(gè)實(shí)施例中，間距206可以沿不同方向而不同。替代地，間距206可以表示相鄰峰結(jié)構(gòu) 200上的其它相似點(diǎn)之間的平均或中間距離。過(guò)渡形狀208是峰結(jié)構(gòu)200之間的模板層116 的上表面202的一般形狀。如所示實(shí)施例中所示，過(guò)渡形狀208可以采取平“面”的形狀。 替代地，當(dāng)從三維角度進(jìn)行觀看時(shí)，該平面形狀可以是圓錐形或角錐形。底部寬度(Wb) 210 是模板層116的峰結(jié)構(gòu)200與底部212之間的界面處橫跨峰結(jié)構(gòu)200的平均或中間距離。 底部寬度(Wb)210可以在兩個(gè)或更多方向上近似相同。例如，底部寬度(Wb)可以在與襯底 102平行延伸的兩個(gè)垂直方向上相同。替代地，底部寬度(Wb)210可以沿不同方向而不同。圖3示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的模板層116的谷結(jié)構(gòu)300。谷結(jié)構(gòu)300的形狀與圖 2所示的峰結(jié)構(gòu)200的形狀不同，但是可以通過(guò)在上文中結(jié)合圖2描述的一個(gè)或更多個(gè)參數(shù)進(jìn)行定義。例如，谷結(jié)構(gòu)300可以由峰高(Hpk) 302、間距304、過(guò)渡形狀306和底部寬度 (Wb) 308進(jìn)行定義。谷結(jié)構(gòu)300形成為從谷結(jié)構(gòu)300的上表面310延伸到模板層116的凹陷或空腔。在圖3的二維視圖中谷結(jié)構(gòu)300顯示為具有拋物線形狀，但是可以具有三維的圓錐形、角錐形或拋物面形狀。在操作中，谷結(jié)構(gòu)300可以與理想拋物線的形狀稍微不同。通常，谷結(jié)構(gòu)300包括從上表面310朝著襯底102向下延伸到模板層116的空腔。 谷結(jié)構(gòu)300向下延伸到位于過(guò)渡形狀306之間的模板層116的低點(diǎn)312或最低點(diǎn)。峰高 (Hpk) 302表示上表面310與低點(diǎn)312之間的平均或中間距離。間距304表示谷結(jié)構(gòu)300的相同或共同點(diǎn)之間的平均或中間距離。例如，間距304可以是在谷結(jié)構(gòu)300之間進(jìn)行延伸的過(guò)渡形狀306的中點(diǎn)之間的距離。間距304可以在兩個(gè)或更多方向上近似相同。例如，間距304可以在與襯底102平行延伸的兩個(gè)垂直方向上相同。在另一個(gè)實(shí)施例中，間距304 可以沿不同方向不同。替代地，間距304可以表示谷結(jié)構(gòu)300的低點(diǎn)312之間的距離。替代地，間距304可以表示相鄰谷結(jié)構(gòu)300上的其它相似點(diǎn)之間的平均或中間距離。過(guò)渡形狀306是谷結(jié)構(gòu)300之間的上表面310的一般形狀。如所示實(shí)施例所示， 過(guò)渡形狀306可以采取平“面”的形式。替代地，當(dāng)從三維角度觀看時(shí)，該平面形狀可以是圓錐形或角錐形的。底部寬度(Wb)308表示相鄰谷結(jié)構(gòu)300的低點(diǎn)312之間的平均或中間距離。替代地，底部寬度(Wb) 308可以表示過(guò)渡形狀306的中點(diǎn)之間的距離。底部寬度 (Wb) 308在兩個(gè)或更多方向上可以近似相同。例如，底部寬度(Wb) 308可以在與襯底102平行延伸的兩個(gè)垂直方向上相同。替代地，底部寬度(Wb)308可以沿不同方向而不同。圖4示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的模板層116的圓形結(jié)構(gòu)400。圓形結(jié)構(gòu)400的形狀與圖2所示的峰結(jié)構(gòu)200以及圖3所示的谷結(jié)構(gòu)300的形狀不同，但是可以由在上文中結(jié)合圖2和圖3描述的一個(gè)或更多個(gè)參數(shù)進(jìn)行定義。例如，圓形結(jié)構(gòu)400可以由峰高(Hpk)402、 間距404、過(guò)渡形狀406和底部寬度(Wb)408進(jìn)行定義。圓形結(jié)構(gòu)400形成為從模板層114 的底部膜410向上延伸的模板層114的上表面414的凸起。圓形結(jié)構(gòu)400可以具有近似拋物線形狀或圓形形狀。在操作中，圓形結(jié)構(gòu)400可以與理想拋物面的形狀稍微不同。盡管在圖4的二維視圖中圓形結(jié)構(gòu)400表示為拋物面，替代地，圓形結(jié)構(gòu)400可以具有從襯底102 向上延伸的三維拋物面、角錐或圓錐的形狀。通常，圓形結(jié)構(gòu)400從底部膜410向上遠(yuǎn)離襯底102向圓形高點(diǎn)412或圓形頂點(diǎn)凸起。峰高(Hpk)402表示底部膜410與高點(diǎn)412之間的平均或中間距離。間距404表示圓形結(jié)構(gòu)400的相同或共同點(diǎn)之間的平均或中間距離。例如，間距404可以是高點(diǎn)412之間的距離。間距404在兩個(gè)或更多方向上可以近似相同。例如，間距404在與襯底102平行延伸的兩個(gè)垂直方向上可以相同。替代地，間距404可以沿不同方向而不同。在另一個(gè)例子中，間距404可以表示在圓形結(jié)構(gòu)400之間延伸的過(guò)渡形狀406的中點(diǎn)之間的距離。替代地，間距404可以表示相鄰圓形結(jié)構(gòu)400上的其它相似點(diǎn)之間的平均或中間距離。過(guò)渡形狀406是圓形結(jié)構(gòu)400之間的上表面414的一般形狀。如所示實(shí)施例所示， 過(guò)渡形狀406可以采取平“面”的形式。替代地，當(dāng)從三維角度觀看時(shí)，平面形狀可以是圓錐形或角錐形。底部寬度(Wb)408表示圓形結(jié)構(gòu)400的相對(duì)側(cè)上的過(guò)渡形狀406之間的平均或中間距離。替代地，底部寬度(Wb)408可以表示過(guò)渡形狀406的中點(diǎn)之間的距離。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，結(jié)構(gòu)200、300和400的間距204,302,402和/或底部寬度 (Wb) 210,308,408近似400納米到近似1500納米。替代地，結(jié)構(gòu)200、300、400的間距204、 302、402可以小于近似400納米或者大于近似1500納米。結(jié)構(gòu)200、300、400的平均或中間峰高(Hpk) 204,302,402可以是對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)200、300、400的間距206,304,404的近似25% 到80%。替代地，平均峰高(Hpk) 204、302、402可以是間距206、304、404的不同分?jǐn)?shù)。底部寬度(113)210、308、408可以近似與間距206、304、404相同。在另一個(gè)實(shí)施例中，底部寬度 (恥)210、308、408可與間距206、304、404不同。底部寬度(Wb) 210、308、408可以在兩個(gè)或更多方向上近似相同。例如，底部寬度(Wb)210、308、408在與襯底102平行延伸的兩個(gè)垂直方向上可以相同。替代地，底部寬度(Wb)210、308、408可以沿不同方向而不同?；赑V電池100 (圖1所示)是雙結(jié)還是三結(jié)電池100和/或電流限制層在堆疊 106、108、110(圖1所示)中的哪個(gè)半導(dǎo)體膜或?qū)由?，模板?16中的結(jié)構(gòu)200、300、400的參數(shù)可以不同。例如，層堆疊106、108、110可以包括N-I-P和/或P_I_N摻雜非晶或摻雜微晶硅層的三個(gè)或更多堆疊。上文描述的一個(gè)或更多個(gè)參數(shù)可以基于N-I-P和/或P-I-N 堆疊中的哪個(gè)半導(dǎo)體層是電流限制層。例如，N-I-P和/或P-I-N堆疊中的一個(gè)或更多個(gè)層可以限制當(dāng)光撞擊PV電池100時(shí)由PV電池100產(chǎn)生的電流量。結(jié)構(gòu)200、300、400的一個(gè)或更多個(gè)參數(shù)可以基于電流限制層位于這些層中的哪個(gè)上。在一個(gè)實(shí)施例中，如果PV電池100(圖1所示)包括層堆疊106、108、110(圖1 所示)的一個(gè)或更多個(gè)中的微晶硅層并且微晶硅層是層堆疊106、108、110的電流限制層， 則微晶硅層下方的模板層116中的結(jié)構(gòu)200、300、400的間距206、304、404可以在近似500 與1500納米之間。微晶硅層的能帶隙對(duì)應(yīng)于波長(zhǎng)在近似500與1500納米之間的紅外光。 例如，結(jié)構(gòu)200、300、400可以反射更多波長(zhǎng)在500與1500nm之間的紅外光(在間距206、 404,504近似匹配這些波長(zhǎng)的情況下)。結(jié)構(gòu)200、300、400的過(guò)渡形狀208、306、406可以是平面并且底部寬度(恥)210、308、408可以是間距206、304、404的60%到100%。峰高 (Hpk) 204、302、402可以在間距206、304、404的25%與75%之間。例如，相對(duì)于其它比率， 峰高(Hpk) 204,302,402與間距206,304,404的比率可以提供結(jié)構(gòu)200、300、400中的能夠向硅層堆疊106、108、110反射回更多光的散射角。在另一個(gè)例子中，如果PV電池100(圖1所示)包括由非晶硅形成的或包括非晶硅的一個(gè)或更多個(gè)層堆疊106、108、110，則基于層堆疊106、108、110(圖1所示)的哪個(gè)是電流限制堆疊，模板層116的間距206、304、404的范圍可以不同。如果上和/或中層堆疊106、108包括微晶N-I-P或P-I-N摻雜半導(dǎo)體層堆疊，下層堆疊110包括非晶N-I-P或 P-I-N摻雜半導(dǎo)體層堆疊，并且上和/或中層堆疊106、108是電流限制層，則間距206、304、 504可以位于近似500與1500納米之間。與之相較，如果下硅層堆疊108是電流限制層，則間距206、304、404可以近似位于350與IOOOnm之間。返回圖1所示的電池100的討論，可以根據(jù)在“880申請(qǐng)”中描述的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例形成模板層116。例如，可以通過(guò)在襯底102上沉積非晶硅層然后使用反應(yīng)離子蝕刻穿透位于非晶硅的上表面上的二氧化硅球體對(duì)非晶硅進(jìn)行紋理化處理形成模板層116。替代地，可以通過(guò)在襯底102上濺射鋁鈦雙份子層然后對(duì)模板層116進(jìn)行陽(yáng)極化形成模板層 116。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以通過(guò)使用氣相化學(xué)沉積沉積紋理化氟摻雜氧化錫(SnO2 = F)的膜形成模板層?？梢詮膹S家(例如，Asahi Glass Company或Pilkington Glass)獲得模板層116的這些膜中的一個(gè)或更多個(gè)。在替代實(shí)施例中，可以通過(guò)向襯底102施加靜電電荷然后將充電的襯底102置于具有相反帶電粒子的環(huán)境內(nèi)形成模板層116。靜電力將帶電粒子吸向襯底102以形成模板層116。通過(guò)在接下來(lái)的沉積步驟中將粘合劑“膠”層(未示出)沉積在粒子上或者通過(guò)對(duì)粒子和襯底102進(jìn)行退火處理，這些粒子接下來(lái)永久附接到襯底102。粒子材料的實(shí)例包括多面體陶瓷和鉆石狀材料粒子(例如，碳化硅、氧化鋁、氮化鋁、鉆石和CVD鉆石)。下電極層114沉積在模板層116的上方。下電極層114包括導(dǎo)電反射體層118和導(dǎo)電緩沖層120。反射體層118沉積在模板層116的上方。例如，反射體層118可以直接沉積在模板層116上面。反射體層118具有由模板層116規(guī)定的紋理化上表面122。例如， 反射體層118可以沉積在模板層116上面從而反射體層118包括尺寸和/或形狀與模板層 116的結(jié)構(gòu)200、300、400(圖2到圖4所示)類(lèi)似的結(jié)構(gòu)(未示出)。
反射體層118可以包括或者由例如銀的反射導(dǎo)電材料形成。替代地，反射體層118 可以包括或者由鋁或包括銀或鋁的合金形成。在一個(gè)實(shí)施例中反射體層118的厚度近似在 100到300納米之間并且可以通過(guò)在模板層116上濺射反射體層118的材料進(jìn)行沉積。反射體層118提供導(dǎo)電層和用于將光向上反射到層堆疊106、108、110的反射表面。例如，入射在覆蓋層104上并且穿過(guò)層堆疊106、108、110的光的一部分可以不由層堆疊106、108、110進(jìn)行吸收。這部分的光可以從反射體層118反射回層堆疊106、108、110從而反射的光可由層堆疊106、108、110進(jìn)行吸收。反射體層118的紋理化上表面122增加了經(jīng)由進(jìn)入層堆疊106、108、110的平面的光的部分或全部散射吸收或“捕獲”的光的量。峰高 (Hpk) 204、302、403、間距 206、304、404、過(guò)渡形狀 208、306、406、和 / 或底部寬度(Wb) 210、 308、408(圖2到圖4所示)可以進(jìn)行變化以增加對(duì)于期望或預(yù)定波長(zhǎng)范圍的光在層堆疊 106、108、110中被捕獲的光的量。緩沖層120沉積在反射體層118的上方并且可以直接沉積在反射體層118上。緩沖層120提供與下層堆疊110的電接觸。例如，緩沖層120可以包括或者由透明導(dǎo)電氧化物(TCO)材料形成，該透明導(dǎo)電氧化物(TCO)材料與下層堆疊110中的活性硅層進(jìn)行電耦合。在一個(gè)實(shí)施例中，緩沖層120包括鋁摻雜氧化鋅、氧化鋅和/或氧化銦錫。緩沖層120 可以沉積為厚度近似50到500納米，但可以使用不同厚度。在一個(gè)實(shí)施例中，緩沖層120產(chǎn)生反射體層118與下層堆疊110之間的化學(xué)緩沖。 例如，緩沖層120能夠防止在電池100的處理和制造過(guò)程中反射體層118對(duì)下層堆疊110 的化學(xué)侵蝕。緩沖層120阻止或防止下層堆疊110中硅的污染并且可以降低下層堆疊110 中的等離子體激元吸收損耗。緩沖層120可以在反射體層118與下層堆疊110之間提供光緩沖。例如，緩沖層 120可以是按一定厚度沉積以增加從反射體層118反射的預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光的量的透光層。緩沖層120的厚度可以允許一定波長(zhǎng)的光穿過(guò)緩沖層120，從反射體層118反射，返回穿過(guò)緩沖層120并且進(jìn)入下層堆疊110。僅僅舉例來(lái)講，緩沖層120可以按近似75到80納米的厚度沉積。下層堆疊110沉積在下電極層114上方或者直接沉積在下電極層114上。在一個(gè)實(shí)施例中，下層堆疊Iio包括沉積厚度近似1到3毫米的活性硅層的層堆疊或N-I-P結(jié)。 下層堆疊110可以使用不同半導(dǎo)體材料和/或以不同厚度進(jìn)行沉積。下層堆疊110包括半導(dǎo)體材料的三個(gè)子層124、126、128。在一個(gè)實(shí)施例中，子層124、126、128分別是η摻雜、本征和P摻雜微晶硅膜?？梢允褂玫入x子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)在相對(duì)低沉積溫度沉積子層124、126、128。例如，可以在近似160到250攝氏度的范圍內(nèi)的溫度沉積子層124、 126、128。在相對(duì)低沉積溫度沉積子層124、126、128可以降低在子層124、126、128之間摻雜物的互擴(kuò)散。此外，在給定子層124、126、128中使用低沉積溫度可以幫助防止來(lái)自下層堆疊110中的基礎(chǔ)子層(underlying sublayer) 124、126、128的氫散發(fā)。替代地，下層堆疊110可以在相對(duì)高沉積溫度進(jìn)行沉積。例如，下層堆疊110可以在近似250到350攝氏度的范圍內(nèi)的溫度進(jìn)行沉積。隨著沉積溫度上升，平均顆粒尺寸可能增加并且可以導(dǎo)致下層堆疊110中紅外光的吸收增加。因此，下層堆疊110可以在較高溫度進(jìn)行沉積以增加下層堆疊110中硅晶的平均顆粒尺寸。此外，在較高溫度沉積下層堆疊110可以使得下層堆疊110在接下來(lái)的中和/或上層堆疊108、106的沉積期間更加熱穩(wěn)定。如下所述，頂子層1 可以是P摻雜硅膜。在這個(gè)實(shí)施例中，底和中子層124、1沈可以在近似250到350攝氏度的范圍內(nèi)的相對(duì)高沉積溫度進(jìn)行沉積，而頂子層1 在近似150 到250攝氏度的范圍內(nèi)的相對(duì)低溫度進(jìn)行沉積。替代地，頂子層1 可以在至少160攝氏度的溫度進(jìn)行沉積。P摻雜子層1 可以在低溫進(jìn)行沉積以降低ρ摻雜頂子層1 與本征中子層1 之間的互擴(kuò)散量。替代地，P摻雜頂子層1 在較高沉積溫度(例如，近似250 到350攝氏度)進(jìn)行沉積。子層IM、口6、1觀可以具有至少近似10納米的平均顆粒尺寸。在另一個(gè)實(shí)施例中，子層124、126、128中的平均顆粒尺寸為至少近似20納米。替代地，子層IM、口6、1觀的平均顆粒尺寸為至少近似50納米。在另一個(gè)實(shí)施例中，平均顆粒尺寸為至少近似100納米?？蛇x擇的是，平均顆粒尺寸可以是至少近似1毫米。子層124、126、128中的平均顆粒尺寸可以通過(guò)各種方法進(jìn)行確定。例如，可以使用透射電子顯微鏡(“TEM”)測(cè)量平均顆粒尺寸。在這個(gè)例子中，獲得子層124、126、128的薄樣本。例如，獲得厚度近似1毫米或更小的子層124、126、128的一個(gè)或更多個(gè)的樣本。電子束透過(guò)該樣本。該電子束可以在整個(gè)樣本或樣本的一部分上進(jìn)行光柵化。由于電子穿過(guò)樣本，所以電子與樣本的微晶結(jié)構(gòu)相互作用。電子傳播的路徑可由該樣本改變。在電子穿過(guò)樣本以后電子被收集并且基于收集的電子產(chǎn)生圖像。該圖像提供了樣本的二維表示。該樣本中的晶體顆粒可以顯現(xiàn)為與樣本的非晶部分不同。基于這個(gè)圖像，可以測(cè)量樣本中的晶體顆粒的尺寸。例如，能夠測(cè)量圖像中出現(xiàn)的若干晶體顆粒的表面積并且對(duì)其求平均值。這個(gè)平均值是獲得樣本的位置處的樣本中的平均晶體顆粒尺寸。例如，該平均值可以是從其獲得樣本的子層124、126、128中的平均晶體顆粒尺寸。底子層IM可以是η摻雜硅的微晶層。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)使用氫(H)、硅烷 (SiH4)和磷化氫或者三氫化磷(PH3)的源氣組合，在近似2到3托的真空壓力，以近似500 到1000瓦特的能量在工作頻率為近似13. 56MHz的PECVD室中沉積底子層124。用于沉積底子層124的源氣的比率可以是近似200到300份氫氣比近似1份硅烷比近似0. 01份磷化氫。中子層1 可以是本征硅的微晶層。例如，中子層1 可以包括沒(méi)有摻雜或者摻雜濃度低于1018/cm3的硅。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)使用氫(H)和硅烷(SiH4)的源氣組合，以近似9到10托的真空壓力，以近似2到4千瓦的能量在工作頻率為近似13. 56MHz的PECVD 室內(nèi)沉積中子層126。用于沉積中子層126的源氣的比率可以是近似50到60份氫氣比近似1份硅烷。如上所述，頂子層1 可以是ρ摻雜硅的微晶層。替代地，頂子層1 可以是ρ摻雜硅的原始晶體層。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)使用氫(H)、硅烷(SiH4)和三甲基硼(B(CH3)3， 或者TMB)的源氣組合，以近似2到3托的真空壓力，以近似500到1000瓦特的能量在工作頻率為近似13. 56MHz的PECVD內(nèi)沉積頂子層128。用于沉積頂子層128的源氣的比率可以是近似200到300份氫氣比近似1份硅烷比近似0. 01份磷化氫。TMB可用于對(duì)頂子層 128中的硅摻雜硼。與使用不同類(lèi)型的摻雜物(例如，三氟化硼(BF3)或乙硼烷(B2H6))相比較，使用TMB對(duì)頂子層1 中的硅進(jìn)行摻雜可以提供更好的熱穩(wěn)定性。例如，與使用三氟化物或乙硼烷相比較，使用TMB摻雜硅可以導(dǎo)致在接下來(lái)層的沉積過(guò)程中較少硼從頂子層 128擴(kuò)散進(jìn)入相鄰層(例如，中子層126)。僅僅舉例來(lái)講，在上層堆疊106的沉積過(guò)程中，與當(dāng)使用三氟化物或乙硼烷摻雜頂子層1 相比較，使用TMB摻雜頂子層1 可以導(dǎo)致較少硼擴(kuò)散進(jìn)入中子層126。在一個(gè)實(shí)施例中，三個(gè)子層124、126、128形成具有近似1. IeV的能帶隙的活性硅層的N-I-P結(jié)或N-I-P堆疊110。替代地，下層堆疊110可以具有不同的能帶隙。如下所述，下層堆疊110的能帶隙與上和/或中層堆疊106、108的不同。層堆疊106、108、110中的兩個(gè)或更多的不同能帶隙允許層堆疊106、108、110吸收不同波長(zhǎng)的入射光。在一個(gè)實(shí)施例中，中間反射體層130沉積在中層堆疊108與下層堆疊110之間。例如，中間反射體層130可以直接沉積在下層堆疊110上。替代地，中間反射體層130不包括在電池100中。中間反射體層130將光部分反射入上和中層堆疊106、108并且允許一些光穿過(guò)中間反射體層130并且進(jìn)入下層堆疊110。例如，中間反射體層130可以將入射在電池 100上的光的波長(zhǎng)的頻譜的子集向上反射回上和中層堆疊106、108。在一個(gè)實(shí)施例中，反射體層130將光反射回到中層堆疊108以增加由中層堆疊108吸收的光的量。在電池100中的三個(gè)層堆疊106、108、110中，中層堆疊108可以是電流限制結(jié)堆疊。例如，在層堆疊106、 108、110之中，中層堆疊108可以是吸收最小光量和/或在電池100中產(chǎn)生最小電勢(shì)的結(jié)堆疊。通過(guò)將至少一些光反射回中層堆疊108增加傳播穿過(guò)中層堆疊108的光的量可以增加由中層堆疊108吸收和/或轉(zhuǎn)換成電勢(shì)的光的量。中間反射體層130包括或者由部分反射材料形成。例如，中間反射體層130可以由二氧化鈦(TiO2)、氧化鋅(ZnO)、鋁摻雜氧化鋅(AZO)、氧化銦錫(ITO)、摻雜氧化硅或摻雜氮化硅形成。在一個(gè)實(shí)施例中，中間反射體層130厚度是近似10到200納米，但是可以使用不同厚度。中層堆疊108沉積在下層堆疊110之上。在一個(gè)實(shí)施例中，中層堆疊108沉積在反射體層130上。中層堆疊108可以沉積為近似200到350nm的厚度，但是中層堆疊108 可以沉積為其它厚度。在一個(gè)實(shí)施例中，中層堆疊108包括硅的三個(gè)子層132、134、136。中層堆疊108的子層132、134、136可以分別是η摻雜、本征和ρ摻雜非晶硅 (a-Si:H)膜。例如，子層132、134、136可以形成非晶N-I-P結(jié)或?qū)佣询B。在一個(gè)實(shí)施例中， 在子層132、134、136中不包括或者在缺乏鍺(Ge)的情況下，中層堆疊108沉積作為硅層的結(jié)堆疊。例如，子層132、134和/或136可以具有0.01%或更少的鍺含量。鍺含量表示相對(duì)于子層132、134和/或136中的其它材料的子層132、134和/或136中的鍺的量?？梢允褂玫入x子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)在相對(duì)高沉積溫度沉積子層132、134、136。例如， 子層132、134、136可以在近似200到350攝氏度的溫度下進(jìn)行沉積。在一個(gè)實(shí)施例中，兩個(gè)下子層132、134以近似250到350攝氏度的溫度下進(jìn)行沉積，而頂子層136在低于250 攝氏度(例如，近似200攝氏度)的溫度下進(jìn)行沉積。例如，頂子層136可以在近似150到 250攝氏度的溫度進(jìn)行沉積。在相對(duì)高沉積溫度沉積子層132、134、136中的一個(gè)或更多個(gè)可以相對(duì)于在低沉積溫度下沉積的非晶硅層降低中層堆疊108的能帶隙。隨著非晶硅的沉積溫度增加，硅的能帶隙可以下降。例如，在近似200到350攝氏度之間的溫度下以相對(duì)較少到無(wú)鍺作為非晶硅層沉積子層132、134、136可以使得中層堆疊108的能帶隙是至少1. 60eV。在一個(gè)實(shí)施例中，由硅中鍺含量為0. 01%的非晶硅形成的中層堆疊108的能帶隙是1. 65到1. SOeV0 鍺含量可以表示相對(duì)于中層堆疊108中的例如硅的其它材料中層堆疊108中的鍺的比例或百分比。降低中層堆疊108的能帶隙可以使得子層132、134、136吸收入射光中的波長(zhǎng)的頻譜的更大子集并且可以使得由串行電互連的多個(gè)電池100產(chǎn)生較大電流?？梢酝ㄟ^(guò)測(cè)量中層堆疊108的氫含量檢驗(yàn)在相對(duì)高沉積溫度下中層堆疊108中的子層132、134、136中的一個(gè)或更多個(gè)的沉積。在一個(gè)實(shí)施例中，在高于近似250攝氏度的溫度下沉積子層132、134、136的情況下，子層132、134、136中的一個(gè)或更多個(gè)的最終氫含量低于近似12% (原子百分比)。在另一個(gè)實(shí)施例中，在高于近似250攝氏度的溫度下沉積子層132、134、136的情況下，子層132、134、136中的一個(gè)或更多個(gè)的最終氫含量低于近似10% (原子百分比)。在另一個(gè)實(shí)施例中，在高于近似250攝氏度的溫度下沉積子層 132、134、136的情況下，子層132、134、136中的一個(gè)或更多個(gè)的氫含量低于近似8% (原子百分比)?？梢允褂枚坞x子質(zhì)譜儀(“SIMS”)測(cè)量子層132、134、136中的一個(gè)或更多個(gè)中的最終氫含量。子層132、134、136中的一個(gè)或更多個(gè)的樣本安置到SIMS中。然后通過(guò)粒子束對(duì)樣本進(jìn)行濺射。該粒子束使得從樣本發(fā)射二次離子。使用質(zhì)譜儀收集并分析二次離子。質(zhì)譜儀然后確定樣本的分子組成。質(zhì)譜儀能夠確定樣本中氫的原子百分比。替代地，可以使用傅立葉變換紅外光譜儀(“FI1R”)測(cè)量子層132、134、136中的一個(gè)或更多個(gè)中的最終氫濃度。在FIlR中，紅外光束然后穿過(guò)子層132、134、136中的一個(gè)或更多個(gè)的樣本。樣本中的不同分子結(jié)構(gòu)和種類(lèi)可以不同地吸收紅外光?；跇颖局械牟煌肿臃N類(lèi)的相對(duì)濃度，獲得樣本中的分子種類(lèi)的頻譜。能夠從這個(gè)頻譜確定樣本中的氫的原子百分比。替代地，獲得幾個(gè)頻譜并且從該頻譜群確定樣本中的氫的原子百分比。如下所述，頂子層136可以是ρ摻雜硅膜。在這個(gè)實(shí)施例中，底子層132和中子層 134可以在近似250到350攝氏度的范圍內(nèi)的相對(duì)高沉積溫度下進(jìn)行沉積，而頂子層136在近似150到200攝氏度的范圍內(nèi)的相對(duì)低溫度下進(jìn)行沉積。ρ摻雜頂子層136在低溫下進(jìn)行沉積以降低P摻雜頂子層136與本征中子層134之間的互擴(kuò)散量。低溫沉積ρ摻雜頂子層136可以增加頂子層136的能帶隙和/或使得頂子層136透過(guò)更多可見(jiàn)光。底子層132可以是η摻雜硅的非晶層。在一個(gè)實(shí)施例中，在工作頻率為近似 13. 56MHz的PECVD室內(nèi)，通過(guò)使用氫氣(H2)、硅烷(SiH4)和磷化氫或三氫化磷(PH3)的源氣組合，在近似1到3托的真空壓力下以及以近似200到400瓦特的能量沉積底子層132。 用于沉積底子層132的源氣的比率可以是近似4到12份氫氣比近似1份硅烷比近似0. 007 份磷化氫。中子層134可以是本征硅的非晶層。替代地，中子層134可以是本征硅的多形 (polymorphous)層。在一個(gè)實(shí)施例中，在工作頻率為近似13. 56MHz的PECVD室內(nèi)，通過(guò)使用氫(H)和硅烷(SiH4)的源氣組合，在近似1到3托的真空壓力下以及以近似100到400 瓦特的能量沉積中子層134。用于沉積中子層134的源氣的比率可以是近似4到12份氫氣比近似1份硅烷。在一個(gè)實(shí)施例中，頂子層136是ρ摻雜硅的原始晶體層。替代地，頂子層136可以是P摻雜硅的非晶層。在一個(gè)實(shí)施例中，頂子層136在近似200攝氏度的溫度下，在工作頻率為近似13. 56MHz的PECVD室內(nèi)，通過(guò)使用氫(H)、硅烷(SiH4)和三氟化硼(BF3)、TMB或乙硼烷( )的源氣組合，在近似1到2托的真空壓力下，以近似200到400瓦特的能量進(jìn)行沉積。用于沉積頂子層136的源氣的比率可以是近似100到2000份氫氣比近似1份硅烷比近似0.1到1份摻雜氣體。
三個(gè)子層132、1；34、136可以形成活性硅層的N-I-P結(jié)或N-I-P堆疊。中層堆疊 108的能帶隙與下層堆疊110和/或上層堆疊106的能帶隙不同。中層堆疊106和下層堆疊108的不同能帶隙允許中層堆疊106和下層堆疊108吸收入射光的不同波長(zhǎng)并且可以增加電池100將入射光轉(zhuǎn)換成電勢(shì)和/或電流的效率。上層堆疊106沉積在中層堆疊108上方。例如，上層堆疊106可以直接沉積在中層堆疊108上。在一個(gè)實(shí)施例中，上層堆疊106以近似50到200納米的厚度進(jìn)行沉積，但是上層堆疊106可以以不同厚度進(jìn)行沉積。上層堆疊106可以包括硅的三個(gè)子層138、140、 142。在一個(gè)實(shí)施例中，子層138、140、142是形成N-I-P結(jié)或?qū)佣询B的η摻雜、本征和ρ摻雜非晶硅(a_Si:H)膜?？梢允褂玫入x子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)在相對(duì)低沉積溫度下沉積子層138、140、142。例如，可以在低于250攝氏度的溫度(例如，近似150到220攝氏度)沉積子層138、140、142。在相對(duì)低沉積溫度沉積子層138、140、142可以降低摻雜物在下層堆疊110中的子層124、126、128之間、中層堆疊108中的子層132、134、136之間和/或上層堆疊106中的子層 138、140、142 之間的的互擴(kuò)散。隨著對(duì)子層 124、126、128、132、134、136、138、140、142 進(jìn)行加熱的溫度增加，在子層124、126、128、132、134、136、138、140、142中和之間的摻雜物的擴(kuò)散也增加。使用較低沉積溫度可以降低子層124、126、128、132、134、136、138、140、142 中的摻雜物互擴(kuò)散量。在給出的子層124、126、128、132、134、136、138、140、142中使用低沉積溫度可以減少氫從電池100中的基礎(chǔ)子層124、126、128、132、134、136、138、140、142進(jìn)行散發(fā)。在相對(duì)低沉積溫度沉積子層138、140、142可以增加相對(duì)于在較高沉積溫度沉積的非晶硅層的上層堆疊106的能帶隙。例如，在近似150到200攝氏度之間的溫度將子層 138、140、142沉積為非晶硅層可以使得上層堆疊106的能帶隙近似1. 80到2. OOeV0增加上層堆疊106的能帶隙可以使得上層堆疊106吸收入射光中的波長(zhǎng)的頻譜的較小子集，但是可以增加在電池100中產(chǎn)生的電勢(shì)差。底子層138可以是η摻雜硅的非晶層。在一個(gè)實(shí)施例中，在近似150到220攝氏度之間的溫度，在工作頻率為近似13. 56MHz的PECVD室內(nèi)，通過(guò)使用氫氣(H2)、硅烷(SiH4) 和磷化氫或者三氫化磷(PH3)的源氣組合，在近似1到3托的真空壓力下，以近似200到400 瓦特的能量沉積底子層130。用于沉積底子層138的源氣的比率可以是近似4到12份氫氣比近似1份硅烷比近似0. 005份磷化氫。中子層140可以是本征硅的非晶層。替代地，中子層140可以是本征硅的多形層。 在一個(gè)實(shí)施例中，在近似150到220攝氏度之間的溫度下，在工作頻率為近似13. 56MHz的 PECVD室內(nèi)，通過(guò)使用氫(H)和硅烷(SiH4)的源氣組合，在近似1到3托的真空壓力下，以近似200到400瓦特的能量沉積中子層140。用于沉積中子層140的源氣的比率可以是近似4到20份氫氣比近似1份硅烷。在一個(gè)實(shí)施例中，頂子層142是ρ摻雜硅的多形層。替代地，頂子層142可以是ρ 摻雜硅的非晶層。在一個(gè)實(shí)施例中，在近似150到200攝氏度之間的溫度下，在工作頻率為近似13. 56MHz的PECVD室內(nèi)，通過(guò)使用氫(H)、硅烷(SiH4)、和三氟化硼(BF3)、TMB或者乙硼烷(B2H6)的源氣組合，在近似1到2托的真空壓力下，以近似2000到3000瓦特的能量沉積頂子層142。用于沉積頂子層142的源氣的比率可以是近似100到200份氫氣比近似1份硅烷比近似0. 1到1份摻雜物氣體。上層堆疊106、中層堆疊108和下層堆疊110可以分別具有不同能帶隙以分別吸收入射光波長(zhǎng)的頻譜的不同子集。在一個(gè)實(shí)施例中，層堆疊106、108、110可以分別吸收光的波長(zhǎng)的不同集合，其中，層堆疊106、108、110中的兩個(gè)或更多吸收入射光的波長(zhǎng)的至少部分重疊光譜。上層堆疊106可以具有三個(gè)層堆疊106、108和110的最大能帶隙，下層堆疊110可以具有三個(gè)層堆疊106、108、110的最小能帶隙，而中層堆疊108的能帶隙可以在上層堆疊106與下層堆疊110的能帶隙之間。電池100中的不同能帶隙可以使得電池100 將入射光的大部分轉(zhuǎn)換成電流。例如，在三個(gè)層堆疊106、108、110之中，下層堆疊110的最低能帶隙可以使得下層堆疊110吸收入射光的最長(zhǎng)波長(zhǎng)。在層堆疊106、108、110之中，與下層堆疊110相比，中層堆疊108的中間能帶隙能夠使得中層堆疊108吸收入射光的較小波長(zhǎng)并且與下層堆疊110相比輸出更大的電勢(shì)。在層堆疊106、108、110之中，與中層堆疊 108和下層堆疊110相比較，上層堆疊106的最大能帶隙可以使得上層堆疊106吸收入射光的最小波長(zhǎng)。例如，上層堆疊106可以吸收可見(jiàn)入射光的波長(zhǎng)范圍并且同時(shí)提供三個(gè)層堆疊106,108和110的最大電勢(shì)。可以使用橢圓光度法測(cè)量層堆疊106、108、110的能帶隙。替代地，外量子效率 (EQE)測(cè)量可用于獲得層堆疊106、108、110的能帶隙。通過(guò)改變?nèi)肷湓诎雽?dǎo)體層或?qū)佣询B上的光的波長(zhǎng)并且測(cè)量將入射光子轉(zhuǎn)換成到達(dá)外部電路的電子的層或?qū)佣询B的效率獲得 EQE測(cè)量?；谠诓煌ㄩL(zhǎng)將入射光轉(zhuǎn)換成電子的層堆疊106、108、110的效率，可以推導(dǎo)出層堆疊106、108、110的能帶隙。例如，與轉(zhuǎn)換不同能量的光相比較，層堆疊106、108、110的每個(gè)可以更加有效地轉(zhuǎn)換能量大于層堆疊106、108或110的能帶隙的入射光。具體地講， 沉積能帶隙在范圍1. 60-1. SOeV的中層堆疊108的優(yōu)點(diǎn)在于中層堆疊108可以更加有效地吸收近似700到800納米的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光。在一個(gè)實(shí)施例中，中層堆疊108的EQE測(cè)量在700nm處至少是15%。在另一個(gè)實(shí)施例中，中層堆疊108的EQE測(cè)量在700nm處至少是 30%。在第三實(shí)施例中，中層堆疊108的EQE在700nm處至少是50%。上電極層112沉積在上層堆疊106上方。例如，上電極層112可以直接沉積在上層堆疊106上。上電極層112包括或者由導(dǎo)電透光材料形成。例如，上電極層112可由透明導(dǎo)電氧化物形成。這些材料的例子包括氧化鋅(SiO)、氧化錫(SnO2)、氟摻雜氧化錫(SnO2 = F)、 錫摻雜氧化銦(ΙΤ0)、二氧化鈦(TiO2)、和/或鋁摻雜氧化鋅(Α1:&ι0)。上電極層112可以以各種厚度進(jìn)行沉積。在一些實(shí)施例中，上電極層112的厚度是近似50nm到2毫米。在一個(gè)實(shí)施例中，上電極層112由ITO或Al: ZnO的60到90納米厚度層形成。上電極層112可以用作具有在電池100的上電極層112中產(chǎn)生抗反射(AR)效應(yīng)的厚度的導(dǎo)電材料和透光材料。例如，上電極層112可以允許入射光的一個(gè)或更多個(gè)波長(zhǎng)的相對(duì)大百分比傳播穿過(guò)上電極層112而反射由上電極層112反射并且遠(yuǎn)離電池100的活性層的光的波長(zhǎng)的相對(duì)小百分比。僅僅舉例來(lái)講，上電極層112可以反射入射光的期望波長(zhǎng)中的一個(gè)或更多個(gè)的5%或更少遠(yuǎn)離層堆疊106、108、110。在另一個(gè)例子中，上電極層112可以反射入射光的期望波長(zhǎng)的近似3%或更少遠(yuǎn)離層堆疊106、108、110。在另一個(gè)實(shí)施例中，上電極層 112可以反射入射光的期望波長(zhǎng)的近似2%或更少遠(yuǎn)離層堆疊106、108、110。在另一個(gè)例子中，上電極層112可以反射入射光的期望波長(zhǎng)的近似或更少遠(yuǎn)離層堆疊106、108、110。 可以調(diào)整上電極層112的厚度以改變傳播穿過(guò)上電極層112并且向下進(jìn)入層堆疊106、108和110的入射光的期望波長(zhǎng)。盡管在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中相對(duì)薄上電極層112的薄層電阻相對(duì)高，諸如近似20到50歐姆每平方(Ω / □)，但是可以通過(guò)減小光生伏打模塊的每個(gè)電池100中的上電極層112的寬度補(bǔ)償上電極層112的相對(duì)高的薄片電阻(如下所述)。粘合層144沉積在上電極層112之上。例如，粘合層144可以直接沉積在上電極層112上。替代地，粘合劑層144不包括在電池100中。粘合層144將覆蓋層104固定到上電極層112。粘合層144可以防止?jié)駳馇秩腚姵?00。例如，粘合層144可以包括諸如聚乙烯醇縮丁醛(“PVB”)、沙林或乙烯醋酸乙烯(“EVA”)共聚物的材料。覆蓋層104安置在粘合層144的上方。替代地，覆蓋層104安置在上電極層112上面。覆蓋層104包括或者由透光材料形成。在一個(gè)實(shí)施例中，覆蓋層104是一片鋼化玻璃。 在覆蓋層104中使用鋼化玻璃可以幫助保護(hù)電池100防止受到物理?yè)p害。例如，鋼化玻璃覆蓋層104可以幫助保護(hù)電池100防止受到冰雹和其它環(huán)境損害。在另一個(gè)實(shí)施例中，覆蓋層104是一片鈉鈣玻璃、低鐵鋼化玻璃、或者低鐵退火玻璃。使用高透明低鐵玻璃覆蓋層 104能夠提高層堆疊106、108、110的透光率?？蛇x擇的是，抗反射(AR)涂層(未示出)可以設(shè)置在覆蓋層104的頂部上。圖5是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的襯底結(jié)構(gòu)光生伏打裝置500和裝置500的放大視圖502 的示意圖。裝置500包括彼此串行電耦合的多個(gè)光生伏打電池504。電池504可與電池 100(圖1所示)類(lèi)似。例如，每個(gè)電池504可以具有三個(gè)或更多半導(dǎo)體層堆疊(例如，圖 1所示的層堆疊106、108、110)的級(jí)聯(lián)布置，該每個(gè)半導(dǎo)體層堆疊吸收光的波長(zhǎng)的頻譜的不同子集。在一個(gè)實(shí)施例中，由電池504中的兩個(gè)或更多層堆疊吸收的光的波長(zhǎng)的頻譜可以至少部分互相重疊。圖1的示意性圖示可以是裝置500的沿圖5中的線1-1的截面視圖。 裝置500可以包括彼此串行電耦合的許多電池504。僅僅舉例來(lái)講，裝置500可以具有彼此串行電連接的25個(gè)、50個(gè)或100個(gè)或更多電池504。每個(gè)最外面的電池504還可以與多個(gè)導(dǎo)線506、508之一進(jìn)行電連接。導(dǎo)線506、508在裝置500的相對(duì)端510、512之間進(jìn)行延伸。導(dǎo)線506、508與外部電負(fù)載510連接。由裝置500產(chǎn)生的電流應(yīng)用到外部負(fù)載510。如上所述，每個(gè)電池504包括幾層。例如，每個(gè)電池504包括與襯底102(圖1所示)類(lèi)似的襯底512、與下電極層114(圖1所示)類(lèi)似的下電極層514、半導(dǎo)體材料的多層堆疊516、與上電極層112(圖1所示)類(lèi)似的上電極層518、與粘合層144(圖1所示)類(lèi)似的粘合層520和與覆蓋層104(圖1所示)類(lèi)似的覆蓋層522。多層堆疊516可以包括每個(gè)吸收或捕獲入射在裝置500上的光的波長(zhǎng)的頻譜的不同子集的活性硅層的上、中、下結(jié)堆疊。例如，多層堆疊516可以包括與上層堆疊106(圖1所示)類(lèi)似的上層堆疊、與中層堆疊108 (圖1所示)類(lèi)似的中層堆疊、和與下層堆疊110 (圖1所示)類(lèi)似的下層堆疊。 由于光入射在與襯底512相對(duì)放置的覆蓋層522上，所以裝置500是襯底結(jié)構(gòu)裝置。多層堆疊516中的層堆疊中的兩個(gè)或更多可以通過(guò)與中間反射體層130(圖1所示)類(lèi)似的中間反射體層彼此分離。例如，多層堆疊516的下層堆疊和中層堆疊可以通過(guò)中間反射體層彼此分離。一個(gè)電池504的上電極層518與相鄰或鄰接電池504中的下電極層514進(jìn)行電耦合。如上所述，電子和空穴在上和下電極層518和514處的收集在每個(gè)電池504中產(chǎn)生電壓差。電池504中的電壓差可以沿裝置500中的多個(gè)電池504相加。電子和空穴流過(guò)一個(gè)電池504中的上和下電極層518和514到達(dá)相鄰電池504中的相對(duì)電極層518和514。例如，如果當(dāng)光撞擊級(jí)聯(lián)層堆疊516時(shí)第一電池504中的電子流到下電極層514，則電子流過(guò)第一電池504的下電極層514到達(dá)與第一電池504相鄰的第二電池504中的上電極層518。 類(lèi)似的是，如果空穴流到第一電池504中的上電極層518，則空穴從第一電池504中的上電極層518流到第二電池504中的下電極層514。通過(guò)電子和空穴流過(guò)上和下電極層518和 514產(chǎn)生電流和電壓。該電流應(yīng)用到外部負(fù)載510。裝置500可以是與在于2009年9月29日提交的題目為 "Monolithically-Integrated Solar Module”的共同待決美國(guó)申請(qǐng) No. 12/569, 510( “510 申請(qǐng)”)中描述的實(shí)施例的一個(gè)或更多個(gè)類(lèi)似的單片集成太陽(yáng)能電池模塊?！?10申請(qǐng)”的全部?jī)?nèi)容以引用方式并入本文。例如，為了產(chǎn)生裝置500中的下和上電極層514和518以及級(jí)聯(lián)層堆疊516的形狀，裝置500可以被加工成在“510申請(qǐng)”中描述的單片集成模塊。在一個(gè)實(shí)施例中，去除下電極層514的部分以產(chǎn)生下分離間隙524。可以在下電極層514上使用圖形化技術(shù)去除下電極層514的部分。例如，在下電極層514中劃線下分離間隙5M 的激光可用于產(chǎn)生下分離間隙524。在去除下電極層514的部分以產(chǎn)生下分離間隙524以后，下電極層514的其余部分被布置為在與放大視圖502的平面垂直的方向上延伸的線性條帶。多層堆疊516沉積在下電極層514上從而使得多層堆疊516填充下分離間隙5M 中的空間。多層堆疊516然后暴露給聚焦能束(例如，激光束)以去除多層堆疊516的部分并且在多層堆疊516中產(chǎn)生層間間隙526。層間間隙5 使相鄰電池504的多層堆疊516 分離。在去除多層堆疊516的部分以產(chǎn)生層間間隙526以后，多層堆疊516的其余部分被布置為在與放大視圖502的平面垂直的方向上延伸的線性條帶。上電極層518沉積在層間間隙526中的多層堆疊516上和下電極層514上。在一個(gè)實(shí)施例中，可以通過(guò)基于進(jìn)行調(diào)整或調(diào)諧以產(chǎn)生抗反射(AR)效果的厚度沉積相對(duì)薄上電極層518增加裝置500的轉(zhuǎn)換效率。例如，上電極層518的厚度538可以進(jìn)行調(diào)整以增加透過(guò)上電極層518并且進(jìn)入多層堆疊516的可見(jiàn)光的量。透過(guò)上電極層518的可見(jiàn)光的量可以基于入射光的波長(zhǎng)和上電極層518的厚度而不同。上電極層518的一個(gè)厚度可以使得一個(gè)波長(zhǎng)的更多光傳播通過(guò)上電極層518(與其它波長(zhǎng)的光相比)。僅僅舉例來(lái)講，上電極層518可以沉積為近似60到90納米的厚度。由于更多光可以傳播穿過(guò)上電極層518到達(dá)多層堆疊516，所以由上電極層518提供的AR效果可以增加由裝置50產(chǎn)生的總電能。由于由上電極層518提供的抗反射效果引起的增加電力輸出能夠足以即便不全部克服至少部分克服在上電極層518中發(fā)生的能耗 (例如，1 損耗)。例如，由于穿過(guò)上電極層518的光量增加導(dǎo)致的光電流量增加可以克服或者至少部分補(bǔ)償與薄上電極層518的相對(duì)高薄片電阻關(guān)聯(lián)的1 能耗。僅僅舉例來(lái)講， 在多層堆疊516中具有串行堆疊的兩個(gè)非晶硅結(jié)和一個(gè)微晶硅結(jié)的電池504中，能夠?qū)崿F(xiàn)近似2. 1到2. 6伏的范圍內(nèi)的輸出電壓和近似每平方厘米6到12毫安培的范圍內(nèi)的電流密度。在相對(duì)高輸出電壓和相對(duì)低電流密度的情況下，薄上電極層518中的1 損耗可以非常小足以使得電池504的寬度540可以近似0. 6到1. 2厘米那么大(即使上電極層518 的薄片電阻大于10歐姆每平方，例如，薄片電阻為至少近似15到30歐姆每平方)。由于能夠在裝置500中控制電池504的寬度M0，所以無(wú)需在薄上電極層518的頂上使用導(dǎo)電柵格就可以降低上電極層518中的I2R能耗。
去除上電極層518的多個(gè)部分以在上電極層518中產(chǎn)生上分離間隙5 并且將相鄰電池504中的上電極層518的多個(gè)部分進(jìn)行電氣分離?？梢酝ㄟ^(guò)將上電極層518暴露到例如激光的聚焦能束產(chǎn)生上分離間隙528。聚焦能束可以局部增加與上分離間隙5 鄰近的多層堆疊516的結(jié)晶度。例如，通過(guò)暴露于聚焦能束可以增加在上電極層518與下電極層514之間延伸的垂直部分530中的多層堆疊516的結(jié)晶比例。此外，聚焦能束可能使得摻雜物在多層堆疊516內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)散。多層堆疊516的垂直部分530設(shè)置在上電極層518與下電極層514之間以及在上電極層518的左邊沿534的下方。如圖5所示，上電極層518 中的每個(gè)間隙528由相鄰電池504中的上電極層518的左邊沿534和相對(duì)右邊沿536進(jìn)行約束?？梢酝ㄟ^(guò)各種方法確定多層堆疊516和垂直部分530的結(jié)晶比例。例如，拉曼光譜能夠用于獲得多層堆疊516和垂直部分530中的非晶材料與結(jié)晶材料的相對(duì)體積的比較。 例如，尋求檢查的多層堆疊516和垂直部分530中的一個(gè)或更多個(gè)能夠暴露給來(lái)自激光器的單色光。基于多層堆疊516和垂直部分530的化學(xué)成分和晶體結(jié)構(gòu)，單色光可以被散射。 當(dāng)光被散射時(shí)，光的頻率(和波長(zhǎng))發(fā)生變化。例如，散射光的頻率能夠漂移。測(cè)量并分析散射光的頻率?；谏⑸涔獾念l率的強(qiáng)度和/或漂移，能夠確定被檢查的多層堆疊516和垂直部分530的非晶和結(jié)晶材料的相對(duì)體積?；谶@些相對(duì)體積，可以測(cè)量被檢查的多層堆疊516和垂直部分530中的結(jié)晶比例。如果檢查了多層堆疊516和垂直部分530的幾個(gè)樣本，則結(jié)晶比例可以是幾個(gè)測(cè)量的結(jié)晶比例的平均值。在另一個(gè)例子中，能夠獲得多層堆疊516和垂直部分530的一個(gè)或更多個(gè)TEM圖像以確定多層堆疊516和垂直部分530的結(jié)晶比例。獲得被檢查的多層堆疊516和垂直部分530的一個(gè)或更多個(gè)片斷。針對(duì)每個(gè)TEM圖像測(cè)量每個(gè)TEM圖像中表示結(jié)晶材料的表面積的百分比。然后可以對(duì)TEM圖像中的結(jié)晶材料的百分比進(jìn)行平均以確定被檢查的多層堆疊516和垂直部分530中的結(jié)晶比例。在一個(gè)實(shí)施例中，相對(duì)于多層堆疊516的其余部分，垂直部分530的增加的結(jié)晶度和/或擴(kuò)散形成內(nèi)置旁路二極管532，該旁路二極管532在圖5所示的附圖中垂直延伸穿過(guò)多層堆疊516的厚度。例如，垂直部分530中多層堆疊516的結(jié)晶比例和/或互擴(kuò)散可以大于多層堆疊516的其余部分中的結(jié)晶比例和/或互擴(kuò)散。通過(guò)控制聚焦能束的能量和脈沖持續(xù)時(shí)間，能夠穿過(guò)各個(gè)電池504形成內(nèi)置旁路二極管532而不會(huì)在各個(gè)電池504中產(chǎn)生電短路。內(nèi)置旁路二極管532在裝置500中產(chǎn)生穿過(guò)電池504的電旁路從而當(dāng)特定電池 504被遮光時(shí)能夠防止特定電池504、電池504組和/或裝置500受到損害。例如，在沒(méi)有內(nèi)置旁路二極管532的情況下，在一個(gè)電池504被遮光或不再暴露于光而其它電池504繼續(xù)暴露于光的情況下，這一個(gè)電池504可能由于暴露的電池504產(chǎn)生的電勢(shì)變?yōu)榉聪蚱谩?由暴露于光的電池504產(chǎn)生的電勢(shì)可以在被遮光的電池504的上和下電極層518和514處跨越被遮光的電池504建立。結(jié)果，被遮光的電池504的溫度可能升高，并且如果被遮光的電池504的溫度顯著升高，則被遮光的電池504會(huì)受到永久性損壞和/或燒毀。沒(méi)有內(nèi)置旁路二極管532的被遮光的電池504還可以防止由整個(gè)裝置500產(chǎn)生電勢(shì)或電流。因此， 沒(méi)有內(nèi)置旁路二極管532的被遮光的電池504可能導(dǎo)致浪費(fèi)或損失大量來(lái)自裝置500的電流。通過(guò)內(nèi)置旁路二極管532，由暴露于光的電池504產(chǎn)生的電勢(shì)可以通過(guò)在被遮光的電池504的上分離間隙528的邊沿處形成的旁路二極管532繞過(guò)具有旁路二極管532的被遮光的電池504。當(dāng)被遮光的電池504受到反向偏置時(shí)，多層堆疊516的部分530的增加的結(jié)晶度和/或多層堆疊516中的部分530與上電極層518之間的互擴(kuò)散提供電流流過(guò)的路徑。例如，由于旁路二極管532的電阻特性在反向偏置之下低于大部分被遮光的電池 504，所以整個(gè)被遮光的電池504的反向偏置可以通過(guò)旁路二極管532消散?？梢酝ㄟ^(guò)比較遮光個(gè)別電池504之前和之后裝置500的電輸出確定電池504或裝置500中內(nèi)置旁路二極管532的存在。例如，可以照射裝置500并且測(cè)量由裝置500產(chǎn)生的電勢(shì)。一個(gè)或更多個(gè)電池504可被遮光而其余電池504被照射。通過(guò)將導(dǎo)線506和508 連接在一起，裝置500可能會(huì)短路。裝置500然后可以在預(yù)定時(shí)間(例如，1小時(shí))內(nèi)暴露于光。被遮光的電池504與未被遮光的電池504然后再次受到照射并且測(cè)量由裝置500產(chǎn)生的電勢(shì)。在一個(gè)實(shí)施例中，如果在電池504的遮光之前和之后的電勢(shì)彼此在近似100毫伏的范圍內(nèi)，則裝置500包括內(nèi)置旁路二極管532。替代地，如果在電池504的遮光以后的電勢(shì)比電池504的遮光之前的電勢(shì)低近似200到2500毫伏，則裝置500可能沒(méi)有包括內(nèi)置旁路二極管532。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以通過(guò)電探測(cè)電池504確定針對(duì)特定電池504的內(nèi)置旁路二極管的存在。如果當(dāng)電池504受到反向偏置時(shí)電池504展示了可逆非永久二極管擊穿 (在無(wú)照射的情況下)，則電池504包括內(nèi)置旁路二極管532。例如，如果當(dāng)跨越電池504的上和下電極層514和518施加近似-5到-8伏特的反向偏壓時(shí)電池504展示泄漏電流大于近似每平方厘米10毫安(在無(wú)照射的情況下)，則電池504包括內(nèi)置旁路二極管532。圖6是制造根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的襯底結(jié)構(gòu)光生伏打裝置的處理過(guò)程600的流程圖。 在602中，提供襯底。例如，可以提供例如襯底102(圖1所示)的襯底。在604中，模板層沉積在襯底上。例如，模板層116(圖1所示)可以沉積在襯底102上。替代地，處理過(guò)程 600的流程可以沿路徑606繞過(guò)604從而沒(méi)有模板層包括在光生伏打裝置中。在608中，下電極層沉積在模板層或襯底上。例如，下電極層114(圖1所示)可以沉積在模板層116或襯底102上。在610中，去除下電極層的多個(gè)部分以使裝置中的每個(gè)電池的下電極層分離。如上所述，可以使用例如激光束的聚焦能束去除下電極層的多個(gè)部分。在612中，沉積下結(jié)堆疊。例如，諸如下層堆疊110(圖1所示)的硅層的下N-I-P堆疊可以沉積在下電極層 114(圖1所示)上。在614中，中間反射體層沉積在下層堆疊的上方。例如，中間反射體層 130(圖1所示)可以沉積在下層堆疊110上。替代地，處理過(guò)程600的流程沿路徑616繞過(guò)在614中的中間反射體層的沉積。在618中，提供中結(jié)堆疊。例如，諸如中層堆疊108(圖 1所示)的硅層的中N-I-P堆疊可以沉積在中間反射體層130或下層堆疊110上。在620 中，提供上結(jié)堆疊。例如，諸如上層堆疊106(圖1所示)的硅層的上N-I-P堆疊可以沉積在中層堆疊108上。下、中和上層堆疊形成與上述的多層堆疊516 (圖5所示)類(lèi)似的裝置的多層堆疊。在622中，在裝置中的相鄰電池之間去除多層堆疊的多個(gè)部分。例如，如上所述， 可以在相鄰電池504(圖5所示)之間去除上、中、下層堆疊106-110(圖1所示)的部分。 在一個(gè)實(shí)施例中，去除多層堆疊還包括去除裝置中的相鄰電池之間的中間反射體層的多個(gè)部分。在擬4中，上電極層沉積在上層堆疊的上方。例如，上電極層112(圖1所示)可以沉積在上層堆疊106的上方。在626中，去除上電極層的多個(gè)部分。例如，去除上電極層112 的多個(gè)部分以使裝置500(圖5所示)中的相鄰電池504的上電極層112互相分離。如上所述，去除上電極層112的多個(gè)部分可以導(dǎo)致在裝置的電池內(nèi)形成內(nèi)置旁路二極管。在628中，導(dǎo)線與裝置中的最外面的電池進(jìn)行電連接。例如，導(dǎo)線506和508(圖 5所示)可以與裝置500(圖5所示)中的最外面的電池504(圖5所示)進(jìn)行電耦合。在 630中，粘合層沉積在上電極層的上方。例如，粘合層144(圖1所示)可以沉積在上電極層 112(圖1所示)的上方。在632中，覆蓋層粘到粘合層。例如，覆蓋層104(圖1所示)可以通過(guò)粘合層144與電池100(圖1所示)的基礎(chǔ)層和部件進(jìn)行接合。在634中，接線盒安裝到該裝置。例如，被構(gòu)造為將電勢(shì)和/或電流從裝置500傳遞到一個(gè)或更多個(gè)連接器的接線盒可以安裝到裝置500并且與裝置500電耦合。應(yīng)該明白，以上描述是示意性的而非限制性的。例如，上述的實(shí)施例(和/或它的方面)可以用于進(jìn)行彼此組合。此外，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以進(jìn)行多種變動(dòng)以適應(yīng)本發(fā)明的教導(dǎo)的特定情況或材料。本文所述的材料的尺寸、類(lèi)型、各種部件的方向以及各種部件的數(shù)目和位置意圖定義某些實(shí)施例的參數(shù)并且絕非進(jìn)行限制并且僅僅是實(shí)例實(shí)施例。當(dāng)回顧以上描述時(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的許多其它實(shí)施例和變型。因此，應(yīng)當(dāng)參照所附權(quán)利要求及其等同物的全范圍確定本發(fā)明的范圍。在所附權(quán)利要求中，術(shù)語(yǔ)“包括”和“在其中”用作對(duì)應(yīng)術(shù)語(yǔ)“包含”和“其中”的普通英文等同物。此外，在下面的權(quán)利要求中，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”和“第三”等等僅僅用作標(biāo)記，并非意圖對(duì)它們的對(duì)象施加數(shù)字要求。
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權(quán)利要求
1.一種單片集成光生伏打模塊，包括電絕緣襯底；襯底之上的微晶硅層的下堆疊；下堆疊之上的非晶硅層的中堆疊；中堆疊之上的非晶硅層的上堆疊；以及位于上堆疊之上的透光覆蓋層，其中，下、中、上堆疊的每一個(gè)的能帶隙彼此不同從而下、中、上堆疊的每一個(gè)吸收不同頻譜的入射光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光生伏打電池，下、中、上堆疊的每一個(gè)包括硅子層的N-I-P結(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的光生伏打電池，其中，上堆疊的能帶隙大于中堆疊的能帶隙并且中堆疊的能帶隙大于下堆疊的能帶隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的光生伏打電池，還包括位于下堆疊和中堆疊之間的反射體層，所述反射體層將光的一部分反射返回進(jìn)入中堆疊并且允許光的另一部分穿過(guò)反射體層并且進(jìn)入下堆疊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的光生伏打電池，還包括位于下堆疊與襯底之間的下電極以及位于上堆疊與覆蓋層之間的上電極，其中，上、中、下堆疊中的一個(gè)或更多個(gè)包括從下電極到上電極垂直延伸穿過(guò)上、中、下堆疊中的一個(gè)或更多個(gè)的內(nèi)置旁路二極管。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的光生伏打電池，其中，所述旁路二極管包括上、中、下堆疊中的一個(gè)或更多個(gè)的一部分，該一部分的結(jié)晶比例大于上、中、下堆疊中的一個(gè)或更多個(gè)的其余部分的結(jié)晶比例，當(dāng)所述電池受到反向偏置時(shí)所述旁路二極管在上電極與下電極之間傳導(dǎo)電流。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的光生伏打電池，其中，所述旁路二極管包括上、中、下堆疊中的一個(gè)或更多個(gè)的一部分，該一部分的結(jié)晶比例大于上、中、下堆疊中的一個(gè)或更多個(gè)的其余部分的結(jié)晶比例，當(dāng)所述電池受到遮光并且相鄰電池暴露于光時(shí)所述旁路二極管在上電極與下電極之間傳導(dǎo)電流。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的光生伏打電池，其中，上堆疊的能帶隙至少近似1.85eV,中堆疊的能帶隙至少近似1. 65eV并且小于上堆疊的能帶隙，下堆疊的能帶隙至少近似1. IeV并且小于中堆疊的能帶隙。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的光生伏打電池，還包括上堆疊之上的上電極和下堆疊之下的下電極，其中，上電極的厚度基于穿過(guò)上電極的光的波長(zhǎng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的光生伏打電池，其中，中堆疊由無(wú)鍺(Ge)的摻雜硅或硅形成。
11.一種制造光生伏打模塊的方法，所述方法包括提供電絕緣襯底和下電極；在下電極之上沉積微晶硅層的下堆疊；在下堆疊之上沉積非晶硅層的中堆疊；在中堆疊之上沉積非晶硅層的上堆疊；以及提供在上堆疊之上的上電極，其中，下、中、上堆疊的每一個(gè)的能帶隙彼此不同從而下、 中、上堆疊的每一個(gè)吸收不同光譜的入射光。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中，下和中堆疊分別包括η摻雜層、本征層和ρ摻雜層， 下和中堆疊的η摻雜層和本征層在至少250攝氏度的溫度下進(jìn)行沉積，下和中堆疊的ρ摻雜層在250攝氏度或更低溫度下進(jìn)行沉積。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中，上堆疊在220攝氏度或更低溫度下進(jìn)行沉積。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，還包括在沉積非晶硅層的中堆疊之前，在微晶硅層的下堆疊之上沉積反射體層，所述反射體層將光的一部分反射返回進(jìn)入中堆疊并且允許光的另一部分穿過(guò)反射體層并且進(jìn)入下堆疊。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，還包括去除上電極的多個(gè)部分以限定光生伏打電池以及使相鄰光生伏打電池中的上電極的多個(gè)部分電氣分離，其中，去除操作在光生伏打電池中形成從下電極到上電極延伸穿過(guò)下、中、上堆疊的旁路二極管。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中，所述去除操作使下、中、上堆疊的一部分的結(jié)晶比例增加到大于下、中、上堆疊的其余部分，具有增加的結(jié)晶比例的部分形成旁路二極管。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，還包括當(dāng)具有旁路二極管的光生伏打電池受到反向偏置時(shí)，通過(guò)旁路二極管在上電極和下電極之間傳導(dǎo)電流。
18.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，還包括當(dāng)具有旁路二極管的光生伏打電池被遮而沒(méi)有入射光并且相鄰電池暴露于光時(shí)，通過(guò)旁路二極管在上電極和下電極之間傳導(dǎo)電流。
19.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中，沉積上電極包括以基于穿過(guò)上電極的入射光的波長(zhǎng)的厚度沉積上電極。
20.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中，沉積中堆疊包括沉積非晶硅層的中堆疊而不沉積鍺(Ge)。
全文摘要
提供了一種單片集成光生伏打模塊。該模塊包括電絕緣襯底；襯底之上的微晶硅層的下堆疊；下堆疊之上的非晶硅層的中堆疊；中堆疊之上的非晶硅層的上堆疊；以及上堆疊之上的透光覆蓋層。下、中、上堆疊的每一個(gè)的能帶隙彼此不同從而下、中、上堆疊的每一個(gè)吸收不同頻譜的入射光。
文檔編號(hào)H01L31/042GK102301491SQ201080005854
公開(kāi)日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2010年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月10日
發(fā)明者G·哈森, J·斯特芬斯, K·吉羅特拉, K·考克力, S·羅森哈爾 申請(qǐng)人:薄膜硅公司