专利名称：集成发光器件和太阳电池片的半导体结构及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种集成发光器件和太阳电池片的半导体结构及其制作方法。
背景技术：
半导体产业十分广阔，发光器件及太阳电池器件在低碳经济的大背景下，在目前都得到很好的发展，不过由于工艺流程的隔阂，目前各种器件都是分开生产的。这些器件都是基于半导体科学，使用Si衬底的产品占了绝大部分，而目前的单晶太阳电池为了后面组件封装，Si衬底切成正方形，许多Si材料被浪费，目前有部分产品将LED及太阳电池封装在一起，不过其中LED及太阳电池还是分开生产的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种集成发光器件和太阳电池片的半导体结构及其制作方法，打破目前工艺流程的隔阂，将使用同样Si衬底、功能互补的半导体产品集中在一起。本发明解决其技术问题所采用的方案是一种集成发光器件和太阳电池片的半导体结构，包括太阳能级Si衬底，在Si衬底的中间区域制成太阳能电池片，剩下的边缘Si衬底作为LED器件的衬底，在上面制作LED器件。为达到最佳效果，具有地，在剩下的边缘si衬底上设置半导体级Si薄膜，在半导体级Si薄膜依次生长GaN层和LnGaN层，并通过光刻制成LED器件。该集成发光器件和太阳电池片的半导体结构的制作方法，具有如下步骤a)在太阳能级Si衬底的正面制绒，以形成绒面结构，增加光的入射；b)在Si衬底的正面扩散，形成P-N结；c)正面去PSG，PSG为扩散时引入的副产物；d)正面减反射膜制备，具体为用PECVD方法形成SiNx减反射薄膜；e)正、反面金属化掩膜制备，其作用是避免金属化过程中影响到LED的衬底性能， 同时保证背面金属化区域和背面金属化区域一一对应；f)正、反面金属化，以形成电极；g)背面外延半导体级Si薄膜；h)背面生长GaN层；i)背面生长LnGaN层；j)光刻形成LED颗粒；k) LED颗粒与外部引线键合。本发明的有益效果是将边缘的Si衬底作为其他半导体器件的衬底使用，可以节约材料成本，同时拓展了太阳电池及其他半导体器件的应用范围。同时本发明将LED及太阳电池集中在一个产品中，可以在有外部光源的情况是将光转换为电，存储在电容或外部储能器件中，在外部无光源或光源较弱时，将之前的存储电能通过LED转变为光能。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明；图1是本发明的结构原理示意图；图2是本发明的背面状态图；图3是本发明的正面状态图；图4是本发明的工艺流程图；图5是应用本发明的系统流程图；图中，l.Si衬底；2.太阳能电池片；3.半导体级Si薄膜；4. GaN层；5. LnGaN层， 6. LED器件。
具体实施例方式如图1、2和3所示，一种集成发光器件和太阳电池片的半导体结构，包括太阳能级 Si衬底1，在Si衬底1的中间区域制成太阳能电池片2，在剩下的边缘Si衬底1上设置半导体级Si薄膜3，在半导体级Si薄膜3依次生长GaN层4和LnGaN层5，并通过光刻制成 LED器件6。如图4所示，该集成发光器件和太阳电池片的半导体结构的制作方法，具有如下步骤具有如下步骤a)在太阳能级Si衬底1的正面制绒，以形成绒面结构，增加光的入射；b)在Si衬底1的正面扩散，形成P-N结；c)正面去PSG，PSG为扩散时引入的副产物，需要去除；d)正面减反射膜制备，具体为用PECVD方法形成SiNx减反射薄膜；e)正、反面金属化掩膜制备，其作用是避免金属化过程中影响到LED的衬底性能， 同时保证背面金属化区域和背面金属化区域一一对应；f)正、反面金属化，正面金属化具体为使用丝网印刷银浆的方法形成正电极图形并烧结形成正电极，背面金属化具体为背面印刷AL浆并烧结；g)背面的太阳电池的旁边外延半导体级Si薄膜3 ；h)在半导体级Si薄膜3上生长GaN层4，GaN层4是LED结构的基极材料；i)在半导体级Si薄膜3上生长LnGaN层5 ；LnGaN层5是LED结构的发射极材料；j)光刻形成LED颗粒，光刻是形成LED晶粒的必备工艺，也是底部GaN引出金属引线的必须步骤。k) LED颗粒与外部引线键合。如图1和5所示，本集成发光器件和太阳电池片的半导体结构与基于DSP的控制器MCU连接，控制器MCU与外部光强传感器连接，当有足够光照时控制器MCU控制本集成发光器件和太阳电池片的半导体结构中的太阳能电池部分发电，LED器件6发光，并将多余能量存储在蓄电池中或并网发电，在无光照时由控制器MCU控制由蓄电池带动LED供电。
以将本发明应用于太阳能幕墙为例，将由本发明的集成发光器件和太阳电池片的半导体结构构成的太阳能幕墙设置在建筑物的外表面或屋顶，在光照时由控制器MCU控制太阳能幕墙发电、发光，多余能量存储在蓄电池中或并网发电。在无光照时由控制器MCU控制由蓄电池带动LED器件6。
权利要求
1.一种集成发光器件和太阳电池片的半导体结构，其特征是包括太阳能级Si衬底， 在Si衬底的中间区域制成太阳能电池片，剩下的边缘si衬底作为LED器件的衬底，在上面制作LED器件。
2.据权利要求1所述的集成发光器件和太阳电池片的半导体结构，其特征是在剩下的边缘Si衬底上设置半导体级Si薄膜，在半导体级Si薄膜依次生长GaN层和LnGaN层， 并通过光刻制成LED器件。
3.据权利要求1所述的集成发光器件和太阳电池片的半导体结构的制作方法，其特征是具有如下步骤a)在太阳能级Si衬底的正面制绒；b)在Si衬底的正面扩散，形成P-N结；c)正面去PSG；d)正面减反射膜制备；e)正反面金属化掩膜制备；f)正反面金属化；g)背面外延半导体级Si薄膜；h)背面生长GaN层；i)背面生长LnGaN层； j)光刻形成LED颗粒； k)LED颗粒与外部引线键合。
全文摘要
本发明涉及一种集成发光器件和太阳电池片的半导体结构及其制作方法，该半导体结构包括太阳能级Si衬底，在Si衬底的中间区域制成太阳能电池片，剩下的边缘Si衬底作为LED器件的衬底，在上面制作LED器件。其具体步骤为在太阳能级Si衬底的正面制绒；在Si衬底的正面扩散，形成P-N结；正面去PSG；正面减反射膜制备；正反面金属化掩膜制备；正反面金属化；背面外延半导体级Si薄膜；背面生长GaN层；背面生长LnGaN层；光刻形成LED颗粒；LED颗粒与外部引线键合。本发明的有益效果是将边缘的Si衬底作为其他半导体器件的衬底使用，可以节约材料成本，同时拓展了太阳电池及其他半导体器件的应用范围。
文档编号H01L21/784GK102403332SQ20111040531
公开日2012年4月4日 申请日期2011年12月8日 优先权日2011年12月8日
发明者许庭静 申请人:常州天合光能有限公司