專利名稱：集成發(fā)光器件和太陽電池片的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種集成發(fā)光器件和太陽電池片的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制作方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)十分廣闊，發(fā)光器件及太陽電池器件在低碳經(jīng)濟(jì)的大背景下，在目前都得到很好的發(fā)展，不過由于工藝流程的隔閡，目前各種器件都是分開生產(chǎn)的。這些器件都是基于半導(dǎo)體科學(xué)，使用Si襯底的產(chǎn)品占了絕大部分，而目前的單晶太陽電池為了后面組件封裝，Si襯底切成正方形，許多Si材料被浪費(fèi)，目前有部分產(chǎn)品將LED及太陽電池封裝在一起，不過其中LED及太陽電池還是分開生產(chǎn)的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種集成發(fā)光器件和太陽電池片的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制作方法，打破目前工藝流程的隔閡，將使用同樣Si襯底、功能互補(bǔ)的半導(dǎo)體產(chǎn)品集中在一起。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的方案是一種集成發(fā)光器件和太陽電池片的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括太陽能級Si襯底，在Si襯底的中間區(qū)域制成太陽能電池片，剩下的邊緣Si襯底作為LED器件的襯底，在上面制作LED器件。為達(dá)到最佳效果，具有地，在剩下的邊緣si襯底上設(shè)置半導(dǎo)體級Si薄膜，在半導(dǎo)體級Si薄膜依次生長GaN層和LnGaN層，并通過光刻制成LED器件。該集成發(fā)光器件和太陽電池片的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制作方法，具有如下步驟a)在太陽能級Si襯底的正面制絨，以形成絨面結(jié)構(gòu)，增加光的入射；b)在Si襯底的正面擴(kuò)散，形成P-N結(jié)；c)正面去PSG，PSG為擴(kuò)散時(shí)引入的副產(chǎn)物；d)正面減反射膜制備，具體為用PECVD方法形成SiNx減反射薄膜；e)正、反面金屬化掩膜制備，其作用是避免金屬化過程中影響到LED的襯底性能， 同時(shí)保證背面金屬化區(qū)域和背面金屬化區(qū)域一一對應(yīng)；f)正、反面金屬化，以形成電極；g)背面外延半導(dǎo)體級Si薄膜；h)背面生長GaN層；i)背面生長LnGaN層；j)光刻形成LED顆粒；k) LED顆粒與外部引線鍵合。本發(fā)明的有益效果是將邊緣的Si襯底作為其他半導(dǎo)體器件的襯底使用，可以節(jié)約材料成本，同時(shí)拓展了太陽電池及其他半導(dǎo)體器件的應(yīng)用范圍。同時(shí)本發(fā)明將LED及太陽電池集中在一個(gè)產(chǎn)品中，可以在有外部光源的情況是將光轉(zhuǎn)換為電，存儲在電容或外部儲能器件中，在外部無光源或光源較弱時(shí)，將之前的存儲電能通過LED轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽堋?br>

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明；圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖2是本發(fā)明的背面狀態(tài)圖；圖3是本發(fā)明的正面狀態(tài)圖；圖4是本發(fā)明的工藝流程圖；圖5是應(yīng)用本發(fā)明的系統(tǒng)流程圖；圖中，l.Si襯底；2.太陽能電池片；3.半導(dǎo)體級Si薄膜；4. GaN層；5. LnGaN層， 6. LED器件。
具體實(shí)施例方式如圖1、2和3所示，一種集成發(fā)光器件和太陽電池片的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括太陽能級 Si襯底1，在Si襯底1的中間區(qū)域制成太陽能電池片2，在剩下的邊緣Si襯底1上設(shè)置半導(dǎo)體級Si薄膜3，在半導(dǎo)體級Si薄膜3依次生長GaN層4和LnGaN層5，并通過光刻制成 LED器件6。如圖4所示，該集成發(fā)光器件和太陽電池片的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制作方法，具有如下步驟具有如下步驟a)在太陽能級Si襯底1的正面制絨，以形成絨面結(jié)構(gòu)，增加光的入射；b)在Si襯底1的正面擴(kuò)散，形成P-N結(jié)；c)正面去PSG，PSG為擴(kuò)散時(shí)引入的副產(chǎn)物，需要去除；d)正面減反射膜制備，具體為用PECVD方法形成SiNx減反射薄膜；e)正、反面金屬化掩膜制備，其作用是避免金屬化過程中影響到LED的襯底性能， 同時(shí)保證背面金屬化區(qū)域和背面金屬化區(qū)域一一對應(yīng)；f)正、反面金屬化，正面金屬化具體為使用絲網(wǎng)印刷銀漿的方法形成正電極圖形并燒結(jié)形成正電極，背面金屬化具體為背面印刷AL漿并燒結(jié)；g)背面的太陽電池的旁邊外延半導(dǎo)體級Si薄膜3 ；h)在半導(dǎo)體級Si薄膜3上生長GaN層4，GaN層4是LED結(jié)構(gòu)的基極材料；i)在半導(dǎo)體級Si薄膜3上生長LnGaN層5 ；LnGaN層5是LED結(jié)構(gòu)的發(fā)射極材料；j)光刻形成LED顆粒，光刻是形成LED晶粒的必備工藝，也是底部GaN引出金屬引線的必須步驟。k) LED顆粒與外部引線鍵合。如圖1和5所示，本集成發(fā)光器件和太陽電池片的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與基于DSP的控制器MCU連接，控制器MCU與外部光強(qiáng)傳感器連接，當(dāng)有足夠光照時(shí)控制器MCU控制本集成發(fā)光器件和太陽電池片的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中的太陽能電池部分發(fā)電，LED器件6發(fā)光，并將多余能量存儲在蓄電池中或并網(wǎng)發(fā)電，在無光照時(shí)由控制器MCU控制由蓄電池帶動LED供電。
以將本發(fā)明應(yīng)用于太陽能幕墻為例，將由本發(fā)明的集成發(fā)光器件和太陽電池片的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)構(gòu)成的太陽能幕墻設(shè)置在建筑物的外表面或屋頂，在光照時(shí)由控制器MCU控制太陽能幕墻發(fā)電、發(fā)光，多余能量存儲在蓄電池中或并網(wǎng)發(fā)電。在無光照時(shí)由控制器MCU控制由蓄電池帶動LED器件6。
權(quán)利要求
1.一種集成發(fā)光器件和太陽電池片的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征是包括太陽能級Si襯底， 在Si襯底的中間區(qū)域制成太陽能電池片，剩下的邊緣si襯底作為LED器件的襯底，在上面制作LED器件。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的集成發(fā)光器件和太陽電池片的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征是在剩下的邊緣Si襯底上設(shè)置半導(dǎo)體級Si薄膜，在半導(dǎo)體級Si薄膜依次生長GaN層和LnGaN層， 并通過光刻制成LED器件。
3.據(jù)權(quán)利要求1所述的集成發(fā)光器件和太陽電池片的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征是具有如下步驟a)在太陽能級Si襯底的正面制絨；b)在Si襯底的正面擴(kuò)散，形成P-N結(jié)；c)正面去PSG；d)正面減反射膜制備；e)正反面金屬化掩膜制備；f)正反面金屬化；g)背面外延半導(dǎo)體級Si薄膜；h)背面生長GaN層；i)背面生長LnGaN層； j)光刻形成LED顆粒； k)LED顆粒與外部引線鍵合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種集成發(fā)光器件和太陽電池片的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制作方法，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括太陽能級Si襯底，在Si襯底的中間區(qū)域制成太陽能電池片，剩下的邊緣Si襯底作為LED器件的襯底，在上面制作LED器件。其具體步驟為在太陽能級Si襯底的正面制絨；在Si襯底的正面擴(kuò)散，形成P-N結(jié)；正面去PSG；正面減反射膜制備；正反面金屬化掩膜制備；正反面金屬化；背面外延半導(dǎo)體級Si薄膜；背面生長GaN層；背面生長LnGaN層；光刻形成LED顆粒；LED顆粒與外部引線鍵合。本發(fā)明的有益效果是將邊緣的Si襯底作為其他半導(dǎo)體器件的襯底使用，可以節(jié)約材料成本，同時(shí)拓展了太陽電池及其他半導(dǎo)體器件的應(yīng)用范圍。
文檔編號H01L21/784GK102403332SQ20111040531
公開日2012年4月4日 申請日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者許庭靜 申請人:常州天合光能有限公司