多結(jié)多頭光伏器件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種多結(jié)多頭光伏器件。這里描述的光伏器件可操作將光轉(zhuǎn)換成電能，包括：基底、第一結(jié)、第二結(jié)和第三結(jié)；其中，第一結(jié)和第二結(jié)按相反極性排列，并且第二結(jié)和第三結(jié)按相反極性排列。該光伏器件還包括直接電連接到第一和第二結(jié)的陽極或到第一和第二結(jié)的陰極的端子。
【專利說明】多結(jié)多頭光伏器件
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請與如下美國專利申請相關(guān):序列號12/621497、12/633297、61/266064、12/982269、12/966573、12/967880、61/357429、12/974499、61/360421、12/910664、12/945492、12/966514、12/966535、13/047392、13/048635、13/106851、61/488535、13/288131、13/494661、13/543307和61/563279，這些美國專利申請的公開內(nèi)容通過引用
被整體上結(jié)合于此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明一般地涉及多結(jié)(mult1-junction)多頭(mult1-tab)光伏器件。
【背景技術(shù)】
[0004]光伏器件(也稱為太陽能電池)是一種固態(tài)設(shè)備，其通過光伏效應(yīng)將太陽光的能量直接轉(zhuǎn)換成電能。電池組被用來制造太陽能模塊，也稱為太陽能板。從這些太陽能模塊生成的能量(被稱為太陽能電力)是太陽能源的一個(gè)示例。
[0005]光伏效應(yīng)是在暴露于光時(shí)在材料中產(chǎn)生電壓(或相應(yīng)的電流)。雖然光伏效應(yīng)與光電效應(yīng)直接相關(guān)，但是兩種過程不同，應(yīng)區(qū)分開。在光電效應(yīng)中，材料在暴露于足夠能量輻射的情況下在材料表面噴射電子。光伏效應(yīng)的不同在于，所生成的電子在材料內(nèi)的不同帶之間(即，從價(jià)帶到導(dǎo)帶)轉(zhuǎn)移，從而在兩個(gè)電極之間建立電壓。
[0006]光伏是一種用于通過使用太陽能電池將來自太陽的能量轉(zhuǎn)換成電能來生成電功率的方法。光伏效應(yīng)指的是太陽能光包(light-packets)的光子-敲擊電子成更高能量狀態(tài)，以產(chǎn)生電能。在更高能量狀態(tài)下，電子能夠從它在半導(dǎo)體中與單個(gè)原子相關(guān)聯(lián)的正常位置逃離，以成為電路中的電流的一部分。這些光子包含與太陽光譜的不同波長相對應(yīng)的不同能量多少。當(dāng)光子撞擊PV電池時(shí)，它們可以被反射或吸收，或者它們可以直接穿過。被吸收的光子可以生成電能。術(shù)語光伏指的是光電二極管的無偏置工作模式，其中穿過器件的電流完全由于光能。實(shí)質(zhì)上，所有光伏器件都是某種類型的光電二極管。
[0007]由于太陽光具有廣泛的能量譜，因此單個(gè)p-n結(jié)器件在超過一定水平增大吸收方面存在局限。為了克服該局限，已經(jīng)提出利用具有不同帶隙的不同半導(dǎo)體材料分別堆疊多個(gè)p-n結(jié)的方法。這種多結(jié)光伏器件更高效地吸收太陽光，并產(chǎn)生比單結(jié)器件更多的電能。在多結(jié)光伏器件中，入射太陽光應(yīng)該朝著器件底部穿過較高帶隙材料，然后再穿過降低地較低帶隙材料。這是因?yàn)槎滩ㄩL需要先被位于光接收側(cè)的高帶隙材料吸收，而較長波長是透明的。較長波長可以被下面的具有較小帶隙的材料吸收。在多結(jié)光伏器件中的每個(gè)結(jié)被串聯(lián)電連接，并應(yīng)該具有相同的光電流以避免浪費(fèi)。
[0008]如圖1A所示，從光進(jìn)入的頂部開始，在優(yōu)選地單半導(dǎo)體晶體中的一系列活動層是:高導(dǎo)電P型材料的窗口和抗反射層10 ;包含為P-型導(dǎo)電性而摻雜的上層區(qū)域14的半導(dǎo)體層12 ;具有相對較高帶隙能量的p-n結(jié)16 ;和下層區(qū)域18，其具有η型高導(dǎo)電透明接觸層20、包含η型上層區(qū)域24的第二半導(dǎo)體層22、具有相對較低帶隙能量的η-p結(jié)26、和下層P型區(qū)域28。在區(qū)域28的底部連結(jié)有適于連接外部導(dǎo)線32的金屬電極30。
[0009]接觸層10和20可以具有與活動層12和22相同的材料，但是被更高摻雜。而且，在下層活動層28和電極30之間可以存在高導(dǎo)電P型基底層。
[0010]到上層窗口 10的電接觸是經(jīng)由連結(jié)的金屬電極34來形成的，該金屬電極34優(yōu)選地是網(wǎng)格，其導(dǎo)體只覆蓋表面區(qū)域的一小部分，保留其余部分對進(jìn)入光透明。網(wǎng)格34適合連接到外部引線36。
[0011]中間引線38通過金屬網(wǎng)格導(dǎo)體40陣列連接到接觸層20，該金屬網(wǎng)格導(dǎo)體40陣列通過例如蒸發(fā)沉積被沉積在孔42中，孔42是穿過窗口層10和上層半導(dǎo)體層12的、通過例如光刻工藝蝕刻而成的。
[0012]圖1B示出圖1A的器件的等效電路。穿過兩個(gè)結(jié)的電流方向是相反的。結(jié)不能直接平行連接，因?yàn)樗鼈兩刹煌妷骸?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]這里描述的光伏器件可操作將光轉(zhuǎn)換成電能，包括:基底、第一結(jié)、第二結(jié)和第三結(jié)；其中，第一結(jié)和第二結(jié)按相反極性排列(即，背對背)，并且第二結(jié)和第三結(jié)按相反極性排列(即，背對背)。
[0014]根據(jù)一實(shí)施例，第一、第二和第三結(jié)中的至少一個(gè)被紋理化。
[0015]根據(jù)一實(shí)施例，該光伏器件還包括直接電連接到第一和第二結(jié)的陽極或到第一和第二結(jié)的陰極的第一端子。
[0016]根據(jù)一實(shí)施例，該光伏器件還包括直接電連接到第二結(jié)和第三結(jié)的陽極或第二結(jié)和第三結(jié)的陰極的第二端子。
[0017]根據(jù)一實(shí)施例，第一、第二和第三結(jié)包括外延層。
[0018]根據(jù)一實(shí)施例，該光伏器件還包括第二過孔，其被配置為容納到第二結(jié)的直接電連接。
[0019]根據(jù)一實(shí)施例，第二過孔的側(cè)壁被電絕緣材料覆蓋。
[0020]根據(jù)一實(shí)施例，第二過孔的側(cè)壁被第一結(jié)的材料覆蓋。
[0021]根據(jù)一實(shí)施例，該光伏器件還包括第三過孔，其被配置為容納到第三結(jié)的直接電連接。
[0022]根據(jù)一實(shí)施例，第二過孔的側(cè)壁被電絕緣材料覆蓋。
[0023]根據(jù)一實(shí)施例，第二結(jié)和第三結(jié)被配置為使得第二結(jié)和第三結(jié)的電流基本相等。
[0024]根據(jù)一實(shí)施例，該光伏器件還包括第四結(jié)，其中第三結(jié)和第四結(jié)按相反極性排列(即，背對背)。
[0025]根據(jù)一實(shí)施例，該光伏器件還包括直接電連接到第三和第四結(jié)的陽極或到第三和第四結(jié)的陰極的第三端子。
[0026]根據(jù)一實(shí)施例，第四結(jié)包括外延層。
[0027]根據(jù)一實(shí)施例，第四結(jié)被紋理化。
[0028]根據(jù)一實(shí)施例，該光伏器件還包括第四過孔，其被配置為容納到第四結(jié)的直接電連接。
[0029]根據(jù)一實(shí)施例，第四過孔的側(cè)壁被電絕緣材料覆蓋。[0030]根據(jù)一實(shí)施例，第四和第三結(jié)被配置為使得第四和第三結(jié)的電流基本相等。
[0031]根據(jù)一實(shí)施例，第三結(jié)的帶隙小于第四結(jié)的帶隙。
[0032]根據(jù)一實(shí)施例，第一、第二和第三結(jié)包括單晶材料、微晶材料、非晶體材料、多晶材料、和/或它們的組合。
[0033]根據(jù)一實(shí)施例，第四結(jié)包括單晶材料、微晶材料、非晶體材料、多晶材料、和/或它們的組合。
[0034]根據(jù)一實(shí)施例，基底是電絕緣材料。
[0035]根據(jù)一實(shí)施例，基底包括玻璃、聚合物或它們的組合。
[0036]根據(jù)一實(shí)施例，基底是柔性的。
[0037]根據(jù)一實(shí)施例，基底是透明的。
[0038]根據(jù)一實(shí)施例，該光伏器件包括與基底基本垂直的一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)，其中第一、第二和第三結(jié)適形地沉積在所述一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)上。
[0039]根據(jù)一實(shí)施例，所述一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)中的至少一些各自具有尖部和非尖部。
[0040]根據(jù)一實(shí)施例，尖部具有結(jié)構(gòu)的高度的大約10%到100%的高度。
[0041]根據(jù)一實(shí)施例，非尖部在寬度或直徑上基本一致。
[0042]根據(jù)一實(shí)施例，尖部的側(cè)壁和基底構(gòu)成從60到85度的角度。
[0043]根據(jù)一實(shí)施例，尖部是圓錐或截頭錐體。
[0044]根據(jù)一實(shí)施例，尖部在其頂端不具有平面表面。
[0045]根據(jù)一實(shí)施例，穿過尖部的平面截面的頂端的曲率(K)滿足方程> η/λ，其中，η是尖部的折射率，λ是380nm。
[0046]根據(jù)一實(shí)施例，第一、第二和第三結(jié)被覆蓋層所覆蓋。
[0047]根據(jù)一實(shí)施例，覆蓋層的折射率小于第一、第二和第三結(jié)的折射率。
[0048]根據(jù)一實(shí)施例，所述一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)具有與基底的至少一部分相同的組成。
[0049]根據(jù)一實(shí)施例,第一、第二和第三結(jié)是從如下組選擇的:p-1_n結(jié)、p-n結(jié)和異質(zhì)結(jié)。
[0050]根據(jù)一實(shí)施例，第一、第二和第三結(jié)包括重?fù)诫sP型半導(dǎo)體材料層和重?fù)诫sη型半導(dǎo)體材料層，以及可選的夾在重?fù)诫sP型半導(dǎo)體材料層和重?fù)诫sη型半導(dǎo)體材料層之間的內(nèi)在半導(dǎo)體層。
[0051]根據(jù)一實(shí)施例，第一、第二和第三結(jié)包括從如下組選擇的半導(dǎo)體材料:硅、鍺、組II1-V復(fù)合材料、組I1-VI復(fù)合材料和四元材料。
[0052]根據(jù)一實(shí)施例，第一結(jié)的帶隙小于第二結(jié)的帶隙；并且其中第二結(jié)的帶隙小于第三結(jié)的帶隙。
[0053]根據(jù)一實(shí)施例，該光伏器件還包括沉積在相鄰的結(jié)構(gòu)對之間的至少一個(gè)導(dǎo)電層。
[0054]根據(jù)一實(shí)施例，該光伏器件還包括適形地沉積在結(jié)構(gòu)和基底之間的一個(gè)或多個(gè)透明傳導(dǎo)氧化物層。
[0055]根據(jù)一實(shí)施例，在結(jié)構(gòu)上的所述一個(gè)或多個(gè)透明傳導(dǎo)氧化物層的部分的厚度小于在基底上的所述一個(gè)或多個(gè)透明傳導(dǎo)氧化物層的另一部分的厚度。
[0056]根據(jù)一實(shí)施例，一種制造具有一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)的光伏器件的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)包含尖部；所述方法包括:通過反應(yīng)離子蝕刻具有金屬層作為護(hù)膜的基底來制造一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)；通過蝕刻所述一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)來形成尖部。
[0057]根據(jù)一實(shí)施例，該方法還包括:通過將聚合物的前驅(qū)體潑注在基底上然后再固化來制造聚合物模具；移走聚合物模具并用氧化物層覆蓋聚合物模具；利用聚合物模具沖壓未固化的陶瓷材料；通過固化未固化的陶瓷材料來形成陶瓷結(jié)構(gòu)。
[0058]根據(jù)一實(shí)施例，一種將光轉(zhuǎn)換成電能的方法包括:將這里描述的光伏器件暴露于光；從該光伏器件取得電流。
[0059]根據(jù)一實(shí)施例，一種光致檢測器包括這里描述的光伏器件，其中該光致檢測器被配置用于當(dāng)暴露于光時(shí)輸出電信號。
[0060]根據(jù)一實(shí)施例，一種檢測光的方法包括:將這里描述的光伏器件暴露于光；測量來自該光伏器件的電信號。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0061]圖1A是現(xiàn)有技術(shù)的光伏器件的示意性截面圖。
[0062]圖1B示出圖1A的器件的等效電路。
[0063]圖2A不出根據(jù)一實(shí)施例的光伏器件的不意性截面。
[0064]圖2B示出圖2A的器件的等效電路。
[0065]圖3A不出根據(jù)一實(shí)施例的光伏器件的不意性截面。
[0066]圖3B示出圖3A的器件的等效電路。
[0067]圖4A不出根據(jù)一實(shí)施例的光伏器件的不意性截面。
[0068]圖4B示出圖4A的器件的等效電路。
[0069]圖5A示出根據(jù)一實(shí)施例的光伏器件的示意性截面。
[0070]圖5B示出圖5A的器件的等效電路。
[0071]圖6A和圖6B分別示出根據(jù)一實(shí)施例的光伏器件的示意性截面。
[0072]圖6C示出圖6A和圖6B中的器件的等效電路。
[0073]圖7A和圖7B分別示出根據(jù)一實(shí)施例的光伏器件的示意性截面。
[0074]圖7C示出圖7A和圖7B中的器件的等效電路。
[0075]圖8A示出根據(jù)一實(shí)施例的光伏器件的示意性截面。
[0076]圖8B示出圖8A的器件的等效電路。
[0077]圖9A示出根據(jù)一實(shí)施例的光伏器件的示意性截面。
[0078]圖9B示出圖9A的器件的等效電路。
[0079]圖1OA和圖1OB分別示出根據(jù)一實(shí)施例的光伏器件的示意性截面。
[0080]圖1OC示出圖1OA和圖1OB中的器件的等效電路。
【具體實(shí)施方式】
[0081]這里所使用的術(shù)語“光伏器件”意思是可以通過將諸如太陽能輻射之類的光轉(zhuǎn)換成電能來產(chǎn)生電功率的器件。這里所使用的術(shù)語“單晶體”意思是材料的晶格在整個(gè)結(jié)構(gòu)中是連續(xù)的并且不中斷，其中基本上不存在晶粒邊界。導(dǎo)電材料可以是具有大體上零帶隙的材料。導(dǎo)電材料的導(dǎo)電性一般是大于103S/cm。半導(dǎo)體可以是具有最高大約3eV的精細(xì)帶隙的材料并且一般具有在IO3到10_8S/cm范圍內(nèi)的導(dǎo)電性。電絕緣材料可以是具有大于大約3eV的帶隙的材料并且一般具有低于10_8S/cm的導(dǎo)電性。這里使用的術(shù)語“基本垂直于基底的結(jié)構(gòu)”意思是結(jié)構(gòu)和基底之間的角度是從85°到90°。這里使用的術(shù)語“覆蓋層(cladding layer)”意思是包圍結(jié)構(gòu)的物質(zhì)層。這里使用的術(shù)語“連續(xù)的”意思是不具有間隙、孔或中斷。這里使用的術(shù)語“耦合層”意思是有效地用于將光引導(dǎo)入結(jié)構(gòu)的層。
[0082]這里使用的組II1-V復(fù)合材料意思是由組III元素和組V元素構(gòu)成的復(fù)合物。組III元素可以是B、Al、Ga、In、Tl、Sc、Y、鑭系元素系列和錒系元素系列。組V元素可以是V、Nb、Ta、Db、N、P、As、Sb和Bi。這里使用的組I1-VI復(fù)合材料意思是由組II元素和組VI元素構(gòu)成的復(fù)合物。組II元素可以是Be、Mg、Ca、Sr、Ba和Ra。組VI元素可以是Cr、Mo、W、Sg、O、S、Se、Te和Po。四元材料是由四種元素構(gòu)成的復(fù)合物。
[0083]這里描述的是可操作用來將光轉(zhuǎn)換成電能的光伏器件，其包括基底和布置在基底上的至少兩個(gè)重疊的結(jié)。
[0084]在一實(shí)施例中，基底包括電絕緣材料。基底可以包括玻璃、聚合物、陶瓷、一種或多種適合的電絕緣材料或它們的組合。
[0085]在一實(shí)施例中，基底包括導(dǎo)電材料。
[0086]在一實(shí)施例中，基底包括半導(dǎo)體，例如硅。
[0087]基底可以包括一種或多種適合的導(dǎo)電材料、一種或多種適合的電絕緣材料、一種或多種半導(dǎo)體、或它們的組合。
[0088]在一實(shí)施例中，基底是柔性的。在一實(shí)施例中，基底是透明的。
[0089]在一實(shí)施例中，基底具有大約5μπι到大約300μπι(優(yōu)選地，大約200μπι)的厚度。
[0090]在一實(shí)施例中，第一結(jié)覆蓋在基底上或是基底的一部分，第二結(jié)覆蓋在第一結(jié)上，并且第三結(jié)(如果存在的話)覆蓋在第二結(jié)上。第一、第二和第三結(jié)可以從p-1-n結(jié)、p-n結(jié)和異質(zhì)結(jié)中選擇?？梢杂懈嘟Y(jié)(例如，第四結(jié)和第五結(jié))覆蓋在第二結(jié)上。在一實(shí)施例中，這些結(jié)中的每個(gè)具有大約20nm到大約200nm(優(yōu)選地,大約IOOnm)的厚度。在一實(shí)施例中，這些結(jié)中的每個(gè)具有大約0.5μπ?到大約5μL?(優(yōu)選地，大約2μL?)的厚度。第一、第二和第三結(jié)按相反極性排列，即，在這些結(jié)之中每個(gè)相鄰對中，空間排列是陰極-陽極-陽極-陰極或者陽極-陰極-陰極-陽極。這種排列也稱為“背對背”排列。
[0091]在一實(shí)施例中，至少兩個(gè)重疊的結(jié)中的至少兩個(gè)適形地布置在與基底基本垂直的一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)上。
[0092]在一實(shí)施例中，與基底基本垂直的一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)是錐體、圓柱體或棱柱體，其具有從如下組中選擇的橫截面:橢圓形、圓形、方形、和多邊形橫截面、條帶形。與基底基本垂直的一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)可以是網(wǎng)狀物。這里使用的術(shù)語“網(wǎng)狀物”意思是像網(wǎng)一樣的圖樣或構(gòu)成。
[0093]在一實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)是寬度在從大約I μ m到大約10 μ m (優(yōu)選地，大約2 μ m)的錐體、圓柱體或棱柱體。
[0094]在一實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)是高度在從大約2 μ m到大約50 μ m(優(yōu)選地，大約10 μ m)的錐體、圓柱體或棱柱體；兩個(gè)最近的結(jié)構(gòu)之間的中心到中心距離是從大約0.5μπ?到大約20 μ m (優(yōu)選地,大約4 μ m)。
[0095]在一實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)具有與基底相同的組成。在一實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)是電絕緣材料，例如玻璃、聚合物、氧化物或它們的組合。[0096]在一實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)的頂部是尖的。通過任意合適的方法(例如各向同性蝕刻)結(jié)構(gòu)可以是圓的或尖的。尖頂部可以增強(qiáng)耦合到結(jié)構(gòu)的光。
[0097]在一實(shí)施例中，尖部具有從結(jié)構(gòu)高度的大約10%到100% (優(yōu)選地，大約33% )的高度。在一實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)的除了尖部之外的部分(即，不尖的部分)在寬度或直徑上是基本均勻的。
[0098]在一實(shí)施例中，尖部的側(cè)壁和基底形成從60-85度的角度。
[0099]在一實(shí)施例中，尖部的形狀是圓錐形。在一實(shí)施例中，尖部是截頭錐體。在一實(shí)施例中，尖部在其頂部處不具有平面表面。
[0100]在一實(shí)施例中，穿過尖部的平面橫截面的頂部的曲率(K)滿足等式:>η/λ，其中η是尖部的折射率，λ是380nm。
[0101]尖部可以通過適當(dāng)?shù)姆椒▉碇圃欤缡褂孟♂尯蟮墓栉g刻劑的濕法蝕刻。
[0102]在一實(shí)施例中，可以通過如下方法來制造具有與基底基本垂直的一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)的光伏器件(其中一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)具有尖部)，包括:利用適當(dāng)?shù)姆椒ㄖ圃煲粋€(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)，例如反應(yīng)離子蝕刻具有圓形或多邊形金屬層作為護(hù)膜的基底；通過利用適當(dāng)?shù)奈g刻劑(例如，稀釋后的硅蝕刻劑)蝕刻一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)來形成尖部；通過將聚合物的前驅(qū)體(precursor)潑注在基底上然后再固化(cure)來制造聚合物(例如，聚二甲基娃氧燒)模具；移走聚合物模具并通過適當(dāng)?shù)姆椒?例如原子層沉積)將聚合物模具覆蓋一層氧化物(例如Al2O3);利用聚合物模具沖壓未固化的陶瓷材料；通過固化未固化的陶瓷材料來形成陶瓷結(jié)構(gòu)。該陶瓷結(jié)構(gòu)可以用作這里公開的光伏器件的基底。
[0103]在一實(shí)施例中，導(dǎo)電層可以置于基底或結(jié)構(gòu)和第一結(jié)之間。在一實(shí)施例中，該導(dǎo)電層與在基底或結(jié)構(gòu)和第一結(jié)之間的整個(gè)接合面是同延的。在一實(shí)施例中，該導(dǎo)電層可以具有大約0.Ιμπι到大約3μηι(優(yōu)選地，大約Ιμπι)的厚度。在一實(shí)施例中，該導(dǎo)電層可以具有大約2nm到大約100nm(優(yōu)選地,大約IOnm)的厚度。該導(dǎo)電層可以是透明的、半透明的或不透明的。
[0104]在一實(shí)施例中，透明的導(dǎo)電層可以置于任意或所有對的相鄰結(jié)之間。在一實(shí)施例中，透明的導(dǎo)電層與一對相鄰結(jié)之間的整個(gè)接合面是同延的。該透明的導(dǎo)電層可以具有大約2nm到大約100nm(優(yōu)選地,大約IOnm)的厚度。
[0105]該透明的導(dǎo)電層優(yōu)選地具有針對可見光至少90 %的透光率。該透明的導(dǎo)電層優(yōu)選地與相鄰結(jié)的對形成歐姆接觸。在一實(shí)施例中，該透明的導(dǎo)電層包含任意適當(dāng)?shù)牟牧?，例如ITO(氧化銦錫)、ΑΖ0(鋁摻雜氧化鋅)、ΖΙ0(氧化鋅銦)、ΖΤ0(氧化鋅錫)等。該透明的導(dǎo)電層串聯(lián)地連接相鄰結(jié)的對。該透明的導(dǎo)電層優(yōu)選地有效用于防止相鄰結(jié)之間的擴(kuò)散。
[0106]在一實(shí)施例中，結(jié)中的一個(gè)包括重?fù)诫s(ρ+)半導(dǎo)體材料層、輕摻雜(n_)半導(dǎo)體材料層和重?fù)诫s(η+)半導(dǎo)體材料層。P+層、η-層和η+層形成p-n結(jié)或異質(zhì)結(jié)。ρ+層、η-層和η+層可以是不同的半導(dǎo)體材料或相同的半導(dǎo)體材料。P+層、η-層和η+層可以是單晶的、多晶的或非結(jié)晶的。
[0107]在一實(shí)施例中，結(jié)中的一個(gè)包括重?fù)诫s(ρ+)半導(dǎo)體材料層、輕摻雜(P-)半導(dǎo)體材料層和重?fù)诫s(η+)半導(dǎo)體材料層。P+層、ρ-層和η+層形成p-n結(jié)或異質(zhì)結(jié)。ρ+層、ρ-層和η+層可以是不同的半導(dǎo)體材料或相同的半導(dǎo)體材料。P+層、P-層和η+層可以是單晶的、多晶的或非結(jié)晶的。[0108]在一實(shí)施例中，結(jié)中的一個(gè)包括重?fù)诫sP型(P+)半導(dǎo)體材料層、本征(i)半導(dǎo)體層和重?fù)诫sη型(η+)半導(dǎo)體材料層。P+層、i層和η+層形成p_i_n結(jié)。ρ+層、i層和η+層可以是單晶的、多晶的、微晶的(“ μ c”)(可互換地，稱之為“納晶的”或“nc”)或非結(jié)晶的。在一實(shí)施例中，結(jié)包括從如下組選擇的一種或多種半導(dǎo)體材料:硅、鍺、組II1-V復(fù)合材料、組I1-VI復(fù)合材料和四元材料。
[0109]納晶半導(dǎo)體(也稱為微晶半導(dǎo)體)是一種多孔半導(dǎo)體形式。它是具有次晶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體的同素異形形式-類似于非晶半導(dǎo)體，因?yàn)樗哂蟹蔷B(tài)。納晶半導(dǎo)體不同于非晶半導(dǎo)體，因?yàn)榧{晶半導(dǎo)體在非晶態(tài)內(nèi)具有小晶粒。這與多晶半導(dǎo)體(例如，多晶硅)相對照，多晶半導(dǎo)體單獨(dú)由晶粒構(gòu)成，晶粒間由粒子邊界分隔開。
[0110]在一實(shí)施例中，內(nèi)結(jié)(即，靠近結(jié)構(gòu)的結(jié))的帶隙比外結(jié)(即，遠(yuǎn)離結(jié)構(gòu)的結(jié))的帶隙小。
[0111]表1和2示出示例性的材料和結(jié)的組合。
[0112]表1
[0113]
【權(quán)利要求】
1.一種可操作將光轉(zhuǎn)換成電能的光伏器件，包括:基底、第一結(jié)、第二結(jié)和第三結(jié)；其中，所述第一結(jié)和所述第二結(jié)按相反極性排列，并且所述第二結(jié)和所述第三結(jié)按相反極性排列。
2.如權(quán)利要求1所述的光伏器件，還包括第一端子，其直接電連接到所述第一結(jié)和所述第二結(jié)的陽極或所述第一結(jié)和所述第二結(jié)的陰極。
3.如權(quán)利要求1所述的光伏器件，還包括第二端子，其直接電連接到所述第二結(jié)和所述第三結(jié)的陽極或所述第二結(jié)和所述第三結(jié)的陰極。
4.如權(quán)利要求1所述的光伏器件，還包括第二過孔，其被配置為容納到所述第二結(jié)的直接電連接。
5.如權(quán)利要求4所述的光伏器件，其中，所述第二過孔的側(cè)壁被電絕緣材料覆蓋。
6.如權(quán)利要求4所述的光伏器件，其中，所述第二過孔的側(cè)壁被所述第一結(jié)的材料覆至JHL ο
7.如權(quán)利要求1所述的光伏器件，其中，所述第二結(jié)和所述第三結(jié)被配置為使得所述第二結(jié)和所述第三結(jié)的電流基本相等。
8.如權(quán)利要求1所述的光伏器件，還包括與所述基底基本垂直的一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)，其中，所述第一、第二和第三結(jié)被適形地沉積在所述一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)上。
9.如權(quán)利要求8所述的光伏器件，其中，所述一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)中的至少一些各自具有尖部和非尖部?！?br> 10.如權(quán)利要求9所述的光伏器件，其中，所述尖部具有所述結(jié)構(gòu)的高度的大約10%到100%的高度。
11.如權(quán)利要求9所述的光伏器件，其中，所述尖部的側(cè)壁和所述基底構(gòu)成從60到85度的角度。
12.如權(quán)利要求9所述的光伏器件，其中，所述尖部是圓錐或截頭錐體。
13.如權(quán)利要求9所述的光伏器件，其中，所述尖部在其頂端不具有平面表面。
14.如權(quán)利要求9所述的光伏器件，其中，穿過所述尖部的平面截面的頂端的曲率(K)滿足方程> η/λ，其中，η是所述尖部的折射率，λ是380nm。
15.如權(quán)利要求9所述的光伏器件，其中，所述第一、第二和第三結(jié)被覆蓋層所覆蓋。
16.如權(quán)利要求15所述的光伏器件，其中，所述覆蓋層的折射率小于所述第一、第二和第三結(jié)的折射率。
17.如權(quán)利要求8所述的光伏器件，還包括適形地沉積在所述結(jié)構(gòu)和所述基底上的一個(gè)或多個(gè)透明傳導(dǎo)氧化物層。
18.如權(quán)利要求17所述的光伏器件，其中，在所述結(jié)構(gòu)上的所述一個(gè)或多個(gè)透明傳導(dǎo)氧化物層的部分的厚度小于在所述基底上的所述一個(gè)或多個(gè)透明傳導(dǎo)氧化物層的另一部分的厚度。
19.一種制造具有一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)的光伏器件的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)包含尖部；所述方法包括: 通過反應(yīng)離子蝕刻具有金屬層作為護(hù)膜的基底來制造所述一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)； 通過蝕刻所述一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)來形成所述尖部。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，還包括:通過將聚合物的前驅(qū)體潑注在所述基底上然后再固化來制造聚合物模具；移走所述聚合物模具并用氧化物層覆蓋所述聚合物模具；利用所述聚合物模具沖壓未固化的陶瓷材料；通過固化所述未固化的陶瓷材`料來形成陶瓷結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】H01L31/05GK103855236SQ201310664921
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月4日
【發(fā)明者】俞榮浚, 穆尼布·沃貝爾 申請人:立那工業(yè)股份有限公司