专利名称：适合于在光伏器件中使用的改进的第iib/va族半导体的制作方法
技术领域：
本发明涉及结合有第IIB/VA族半导体如Zn和/或Cd中的一种或多种的磷化物、砷化物和/或锑化物的光伏器件。尤其是，本发明涉及方法，所得到的产品，以及其前体，其中通过在和与第VA族元素共反应性的至少一种物质(例如Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、T1、Zr、V、Cr、Nb、Mo、Hf等)接触的同时加热半导体材料，改进半导体材料的电子性能。
背景技术：
磷化锌(Zn3P2)和相似的第IIB/VA族半导体材料具有在薄膜光伏器件中作为吸收体的显著潜能。例如，磷化锌具有1.5eV的报告直接带隙，可见光区域中的高光吸光度(例如，大于IO4至IO5CnT1),以及长的少数载流子扩散长度(约5至约10 μ m)。这将允许高电流收集效率。并且，材料如Zn和P是丰富的并且低成本的。已知磷 化锌是P型或者η型的。到目前为止，制造P型磷化锌容易得多。制备η型磷化锌，尤其是使用适合用于工业规模的方法制造，仍然是有挑战的。这阻碍了基于磷化锌的ρ-η同质结的制造。因此，使用磷化锌的太阳能电池最普通由Mg肖特基接触或p/n异质结构造。示例性的光伏器件包括结合基于P_Zn3P2/Mg的肖特基接触的那些，并且展现大于约6%的太阳能转化效率。归因于对于金属如Mg观察到的约0.8eV势垒高度，这些二极管的效率理论上将开路电压限制至约0.5伏。然而，从p/n同质结电池将预期改进的效率和开路电压，其中由分别具有P和η型电导率的相同的半导体材料的邻近区域形成结。P/n同质结的一个示例性益处将是在总组成保持相同的同时能带结构的不连续性上的最小化。并且，相邻p/n材料的折射率将匹配，从而最小化反射损失。并且，将匹配热膨胀系数以最小化潜在剥离风险。一些研究者还提出，当将P型磷化锌层在与镁接触的同时加热时，可以原位形成p/n同质结。参见，例如，美国专利号4，342,879。其他研究者已经使用分子束外延制备了 η型磷化锌。也尝试了制备η型磷化锌的其他途径。然而，这些途径通常产生具有差的光伏行为(如果有光伏行为)的器件，至少部分归因于差的膜品质、缺乏对膜化学计量学的控制和/或缺乏对形成高品质p/n结的控制。强烈地需要用于提高结合有第IIB/VA族半导体的微电子器件的品质和电子性能的方法。发明概述本发明涉及器件，尤其是光伏器件，其结合有第IIB/VA族半导体如Zn和/或Cd中的一种或多种的磷化物、砷化物和/或锑化物(在本领域也共同地称为磷属元素化物)。尤其是，本发明涉及方法，所得到的产品，以及其前体，其中半导体材料的电子性能通过使得第IIB/VA族半导体材料与至少一种含金属的物种(在下文中共反应性物种)反应改进，所述含金属的物种与结合至第IIB/VA族半导体中作为晶格取代基的的至少一种第VA族物种充分地共反应性的(应认识到相同的和/或另一种第VA族物种也可以任选地以其他方式如作为掺杂剂等结合至第IIB/VA族半导体中)。在一些实施方案中，反应可以通过在与共反应性物种接触的同时加热半导体材料发生，虽然当共反应性物种是充分地反应性的时，可能不需要加热。在代表性实施方案中，据信反应可以形成具有改进的分辨率和品质的P/n同质结、异质结和/或钝化特征。本发明至少部分基于以下认识:具有足够的对于晶格第VA族物种的反应性阈值的共反应性物种，通过与第IIB/VA族半导体反应，可以产生具有显著地改进的电子性能的器件。在优选的实施方案中，对器件的前体，尤其是光伏器件的前体进行热处理，以完成反应。当使用具有本文描述的反应性特征的共反应性物种和第IIB/VA族半导体的组合时，据信共反应性物种与第IIB/VA族半导体材料的一种或多种成分反应。不希望由理论束缚，据信该反应将P型第IIB/VA族半导体的相对明确定义的区域原位转化为η型第IIB/VA族半导体，从而在P型和η型区域之间形成具有提高的分辨率的p/n同质结和/或异质结。在实践效果上，共反应性物种与第VA族物种之间的反应可以导致相应的P型区域的相对第VA族含量耗尽，同时相对第IIB族含量经由本征掺杂增加。举例来说，Ca与磷反应以形成磷化钙。这耗尽了P型材料的其中发生反应的部分中的磷含量。该部分因此经由本征掺杂变得相对地富Zn，从而从P型转化为η型。备选地，该反应可以产生η型混合金属磷化物，以在P型与η型材料之间形成异质结。例如，Ca可以与P型磷化锌反应以形成η型磷化钙锌。也相信该反应提供钝化效果，其中改进了第IIB/VA族半导体材料与上面层之间的界面。不希望被束缚，据信半导体的第VA族材料与共反应性物种之间的反应有助于原位提供过度区域，它的形成有助于以移除缺陷和天然氧化物以提供钝化。作为一个实例，Ca与磷化锌之间的反应可以在接近所处理的制品中磷化锌与钙之间的原始界面处产生包含磷化钙的钝化区域。一方面，本发明涉及一种制备光伏器件或其一部分的方法，所述方法包括以下步骤:(a)在半导体区域中提供至少一种P型第IIB/VA族半导体；和(b)使得所述至少一种P型第IIB/VA族半导体区域与一种物种反应，所述物种与结合至所述半导体区域中的第VA族元素是共反应的并且与所述半导体区域接触，条件是，如果所述至少一种含金属的物种包含Mg，那么满足以下各项中的至少一项:(i)所述Mg与至少一种与第VA族元素共反应性的其他含金属的物种组合存在，所述其他含金属的物种在标准温度和压力的磷化物生成焓比磷化镁在标准温度和压力的磷化物生成焓更负；和/或(ii)如果所述第IIB/VA族半导体包含磷化锌，那么所述半导体区域包含至少一种另外的第IIB/VA族半导体；和/或
(iii) (iii)至少一种磷属元素化物反应产物在标准温度和压力的磷属元素化物生成焓比所述半导体区域中包括的至少一种P型第IIB/VA族半导体在标准温度和压力的生成洽更负至少100kJ/mol-Pn。另一方面，本发明涉及一种制备包含第IIB/VA族半导体的p/n光伏结的方法，所述方法包括以下步骤:(a)提供至少一种P型第IIB/VA族半导体；(b)提供与所述半导体接触的至少一种含金属的物种，其中所述含金属的物种具有相对于所述第IIB/VA族半导体为-lOOkJ/mol-Pn或更负的净反应性；和(c)将所述至少一种P型第IIB/VA族半导体的一部分转化为η型半导体。另一方面，本发明涉及一种光伏器件，所述光伏器件包含:(a)至少一种P型第IIB/VA族半导体区域，和(b)与所述P型第IIB/VA族半导体区域接触的至少一种η型半导体区域，其中(i)所述η型半导体区域包含至少一种金属磷属元素化物或与其接触，其中所述金属磷属元素化物的金属成分具有相对于所述P型第IIB/VA族半导体为约-100kJ/mol-Pn或者更负的相对于所述P型第IIB/VA族半导体区域的净反应性；或(ii)在所述P型和η型区域之间的界面形成p/n结；并且所述器件还包含另外的与所述P型和η型区域中的至少一个接触的区域，该区域包含:在所述P型第IIB/VA族半导体区域的第VA族元素与至少一种除Mg之外的金属物种之间的至少一种反应产物，所述至少一种除Mg之外的金属物种与所述P型第IIB/VA族半导体区域的所述第VA族元素是共反应性的。附图简述
图1是根据本发明的原理，结合有包含P型第IIB/VA族半导体的半导体区域和与半导体区域接触的区域的器件前体的截面的示意图，所述与半导体区域接触的区域包含与在半导体区域中的第VA族元素充分地共反应性的至少一种物种。图2是显示据信通过热处理图1的前体得到的包含p/n第IIB/VA族同质结的器件的截面的示意图。图3是显示对于实施例2中制备的光伏器件的电流密度作为电压的函数的曲线图。图4是显示对于实施例9中制备的光伏器件的电流密度作为电压的函数的曲线图。图5是显示对于实施例10中制备的光伏器件的电流密度作为电压的函数的曲线图。当前优选实施方案详述下面描述的本发明的实施方案不意图是穷举性的或将本发明限制至下面的详述中公开的精确形式。而是，选择并描述这些实施方案以使得本领域技术人员可以知道并理解本发明的原理和实施。本文引用的所有专利、待决专利申请、已公开专利申请以及技术文章通过弓丨用以它们各自的全部内容结合在此用于所有目的。图1和2适宜性地显示一个示例性实施模式，其中使用本发明的原理以将图1的前体10的电子性能改进为图2的改进的、工作的光伏电池100。首先参考图1，前体10包含P型半导体区域12，所述P型半导体区域12包含(a)至少一种第IIB族元素和(b)至少一种第VA族元素。这种半导体在本文中被称为第IIB/VA族半导体。IIB元素的实例包括Zn和/或Cd。Zn目前是优选的。第VA族元素(也称为磷属元素)的实例包括磷、砷、锑和这些的组合。磷目前是优选的。第IIB/VA族半导体的示例性实施方案包括磷属元素化物如磷化锌(Zn3P2)、砷化锌(Zn3As2)、锑化锌(Zn3Sb2)、磷化镉(Cd3P2)、砷化镉(Cd3As2)、锑化镉(Cd3Sb2)，这些的组合，等。也可以使用包括第IIB族物种的组合和/或第VA族物种的组合的磷属元素化物(例如，CdxZnyP2，其中每个X和y独立地为约0.001至约2.999，并且x+y为3)。在一个示例性实施方案中，第IIB/VA族半导体材料包含P型Zn3P2。任选地，也可以将其他类型的半导体材料结合至区域12中。通常，半导体区域12具有对于捕获入射光有效的厚度用于光伏性能。如果区域12过薄，太多的光可以穿过区域12而不被吸收。过厚的层将提供光伏功能性，但在使用比用于有效的光捕获所需更多的材料的意义上是浪费的，并且归因于增加的串联电阻降低了填充因数。平衡这些顾虑，半导体区域12的示例性厚度在约0.5至约20 μ m,优选2至约5 μ m的范围内。半导体区域12支持在基板14上。基板14可以是刚性的或者挠性的，但在其中所得到的光伏器件100可以与非平面表面组合使用的那些实施方案中适宜地为挠性的。基板14可以具有单层或多层构造，其中至少一个导电层与半导体区域12欧姆接触。用于示例的目的，基板14显示为包含任选的载体16和背侧电接触区域18。载体16可以由宽范围的材料形成。这些包括玻璃、石英、其他陶瓷材料、聚合物、金属、金属合金、金属间组合物、纺织物或无纺织物、天然或合成纤维素材料，这些的组合等。对于包含薄膜光伏器件的很多应用，为使得容易接触到器件背面，导电载体如不锈钢是优选的。对于整体集成的光伏器件，非导电基板如聚酰亚胺是优选的。适宜地在使用之前清洁载体16以移除污染物，如有机污染物。可以使用宽范围的多种清洁技术。作为一个实例，为从含金属的载体移除有机污染物，等离子体清洁如通过使用RF等离子体的等离子体清洁，将是合适的。可用的清洁技术的其他实例包括离子蚀刻、湿法化学浴等。背侧电接触区域18提供将所得到的器件100电连接至外部电路(未显示)的便利方式。背侧电接触区域18也有助于将半导体区域12从载体16隔离以最小化交叉污染。与器件10的任意区域的情况相同，区域18可以由使用包括以下各项中的一种或多种的宽范围的导电材料的单层或多层形成:Cu、Mo、Ag、Au、Al、Cr、N1、T1、Ta、Nb、W、这些的组合，等。结合Ag的导电组合物可以在示例性实施方案中使用。通常，背侧电接触区域18具有在所得到的器件100的所需操作参数(例如，电压和电流技术条件)内对于提供与半导体区域12的良好质量的欧姆接触有效的厚度。背侧电接触区域18的示例性厚度在约0.01至约I μ m,优选0.05至约0.2 μ m的范围内。可以将背侧电接触区域18沉积在第IIB/VA族半导体材料上，之后将载体16形成，层压，或以其他方式施用至区域18。备选地，可以将第IIB/VA族半导体沉积至包含背侧电接触区域18和任选的载体16的基板上。前体10包括在半导体区域12上形成的区域20。区域20包含至少一种物种(在下文中共反应性物种)，所述物种与区域12的第IIB/VA族半导体中包含的至少一种晶格第VA族物种(如P、As和/或Sb，在本文中是指磷属元素或磷属元素原子；另外，本文通常使用符号Pn作为用于磷属元素原子的符号)是充分地反应性的，以形成磷化物、砷化物和/或锑化物，使得所得到的磷属元素化物(在下文中也称为磷属元素化物产物)的生成焓比充当第VA族物种的来源的第IIB/VA族半导体的生成焓更负至少约lOOkJ/mol-Pn (千焦每摩尔磷属元素原子)，优选至少170kJ/mol-Pn,更优选至少200至500kJ/mol-Pn,并且甚至至少300至500kJ/mol-Pn。应注意除非另外明确说明，本文提供的所有生成j:含以kJ/mol-Pn为单位并且在标准温度和压力确定。在文献中，这种生成焓也被称为标准生成焓，但一些报告值可以以kj/mol为单位，而不是当表示为kJ/mol-Pn时的以每摩尔的磷属元素原子标准化。化合物的标准生成焓是标准状态下的I摩尔的化合物由其在标准状态下的构成元素的形成所伴随的焓变。例如，金属磷化物的标准生成焓是当通过合适量的单质金属和单质磷的反应形成Imol的金属磷化物时以kj计释放的能量。这可以通过表示每摩尔的磷属元素原子的值标准化。因此，可以将每分子包含两个P原子的磷化锌的生成焓除以二以标准化至每摩尔的磷属元素原子。将每分子包含一个P原子的磷化钛的生成焓除以一以标准化。对于本发明而言，磷属元素化物材料的生成焓基于磷属元素化物由其构成元素的形成，而与其中所讨论的磷属元素化物实际来源的方式无关。因此，用于本发明的目的和用于确定净反应性(下面定义的)的目的，磷化钙的生成热为-271kj/mol-Pn，与其中钙来源的方式无关，所述来源的方式例如，来自其标准状态下的Ca金属或来自包含钙的合金、化合物或其他组合物。传统上使用量热法技术测量生成焓。生成焓广泛地在文献中报道并且可以使用这些值计算如上所述的反应热。如果两个文献值之间的差为两个值的平均的5%以下，那么认为这两个文献值是可比较的。在文献中报告的值之间冲突的情况下，以最新的NIST/ThermoData Enginel03a_PureCompounds (纯化合物)列出的值为准。如果在该NIST数据库中未报道，那么以在 NIST/ThermoData Engine 103b_Pure Compounds, BinaryMixtures,and Chemical Reactions (纯化合物、二元混合物和化学反应)中报告的值为准。如果该值未被包含在任一个NIST数据库中，那么以根据在ASTM 2160-04 (Standard Test Methodfor Heat of Reaction of ThermallyReactive Materials by Differential ScanningCalorimetry (热反应性材料的反应热通过差示扫描量热法的标准测试方法))中描述的方法确定的值为准。本发明认识到，当第IIB/VA族半导体材料与共反应性物种反应时，这种磷属元素化物产物与P型第IIB/VA族半导体的生成热之间的差值是重要因素。应注意该反应可以产生还具有半导体性质的磷属元素化物产物。该差值在下文中也被称为共反应性物种相对于第IIB/VA族半导体的净反应性。根据本发明，净反应性是强负的，即，根据本发明至少负lOOkJ/mol-Pn或更负以提供改进的电子性能，据信这可归因于通过反应形成p/n同质结、p/n异质结和/或钝化特征。下面定义所需的强负净反应性。在实践效果中，强负净反应性表明:区域20的共反应性物种与区域12的第VA族物种的反应(参见图1)比区域12的第VA族物种与第IIB族物种之间的反应更加热动力学有利至少lOOkJ/mol。随着净反应性变得更负，有利于反应形成所需的磷属元素化物产物的热动力学能量增加，并且因此p/n同质结和/或钝化特征的所需的形成增加。本发明从而利用热力学优势促进所需的反应，如所需的钝化区域的形成和/或促进η型材料的形成。对于同质结，这可以经由晶格第VA族物种耗尽和第IIB族物种的相应的相对富集发生。对于异质结，这可以经由η型混合金属磷化物如磷化钙锌的形成而发生。因此，如本文优选的具有该种强负净反应性的共反应性物种的使用允许一种或多种所需的反应对所得到的器件提供基本上改进的品质和电子性能。使用强反应性金属的一个原因是为了减少用于反应进行所需的热(如果有)的程度。强烈地怀疑甚至温和的退火条件也将向第IIB/VA族半导体中引入低水平量的迁移污染物，可能是约IO14至IO18CnT3的量级，以造成有害的效果。更加反应性的共反应性物种将需要在更低的温度更少的热处理，或者可能完全不需要热处理，从而减少污染物至第IIB/VA族半导体中的不希望的扩散。此外，在更低温度处理半导体器件的能力不仅有益于减小来自其他器件层(例如，如来自透明导电氧化物和/或基板)的有害迁移的风险，而且还提供较低成本的工艺并且减小器件在较高的温度可能发生的其他类型的热降解的风险。另一方面，如果净反应性过低，那么所需的反应可能不发生，或可能不如有效地发生。这将削弱据信通过热处理形成的同质结和/或钝化特征的品质(下面在图2中进一步描述)。为估计候选共反应性物种是否将展现相对于第IIB/VA族半导体的充分地负净反应性，共反应性物种相对于第IIB/VA族半导体的净反应性可以通过以下表达式确定:Ne= Δ HfV Δ Hf°s,其中Nk是以kJ/mol-Pn计的净反应性，ΔΗ/Μ是以kJ/mol_Pn计的相应的金属磷属元素化物产物在标准温度和压力由其构成元素的生成焓，并且ΛΗΛ是以kJ/mol-Pn计的第IIB/VA族半导体在标准温度和压力由其构成元素的生成焓。依赖于区域12的一种或多种第IIB/VA族半导体，可以将宽范围的共反应性物种结合至区域20中。共反应性物种的实例包括以下各项中的一种或多种:Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、T1、Zr、V、Cr、Nb、Mo、Hf、这些的化合物、这些的合金、这些的组合等。只要区域20包含相对于区域12的第IIB/VA族半导体具有所需的强负净反应性的这些物种中的至少一种，区域20可以任选地包含与第VA族物种的类似反应性的、较低反应性的和/或较高反应性的其他共反应性物种。如果使用多于一种共反应性物种和/或多于一种第IIB/VA族半导体，可以单独地确定对于特定共反应性物种与第IIB/VA族半导体的每个相应的组合的净反应性以了解是否至少一种这样的组合本身提供约-lOOkJ/mol-Pn或更负的净反应性。只要一起占存在的含金属的物种和第IIB/VA族半导体的总量的至少5重量％，优选至少10重量％，并且更优选至少约25重量％的至少一种这样的对具有为-100kJ/mol-Pn或更负的净反应性，应认为对于本发明而言，标准满足了。虽然在区域20中可以使用共反应性物种的组合，但是在特别优选的实施方案中，区域20包含少于10重量％，并且甚至更优选约O至约I重量％的其他物种，所述其他物种具有相对于区域12中使用的第IIB/VA族半导体材料确定的比约-lOOkJ/mol-Pn更正的净
反应性。重量百分数基于区域20的总重量。
权利要求
1.一种制备光伏器件或其一部分的方法，所述方法包括以下步骤: (a)在半导体区域中提供至少一种P型第IIB/VA族半导体；和 (b)使得所述至少一种P型第IIB/VA族半导体区域与一种物种反应，所述物种与结合至所述半导体区域中的第VA族元素是共反应性的并且与所述半导体区域接触，条件是，如果所述至少一种含金属的物种包含Mg，那么满足以下各项中的至少一项: (i)所述Mg与至少一种与第VA族元素共反应性的其他含金属的物种组合存在，所述其他含金属的物种在标准温度和压力的磷化物生成焓比磷化镁在标准温度和压力的磷化物生成焓更负；和/或 ( )如果所述第IIB/VA族半导体包含磷化锌，那么所述半导体区域包含至少一种另外的第IIB/VA族半导体；和/或 (iii)至少一种磷属元素化物反应产物在标准温度和压力的磷属元素化物生成焓比所述半导体区域中包括的至少一种P型第IIB/VA族半导体在标准温度和压力的生成焓更负至少 100kJ/mol-Pn。
2.权利要求1所述的方法，其中所述半导体区域包含磷化锌、磷化镉、磷化锌镉或它们的混合物中的至少一种。
3.权利要求1所述的方法，其中所述半导体区域包含锌和镉中的至少一种的至少一种砷化物或锑化物。
4.权利要求1所述的方法，其中所述共反应性物种包含Ca。
5.权利要求1所述的方法，其中所述共反应性物种包含Mg、Sr、Ba、Sc、Y、T1、V、Cr、Nb、Mo和Hf中的至少一种。`
6.权利要求4所述的方法，其中步骤(b)包括提供与所述半导体区域接触的第一区域，其中所述第一区域包含Ca，以及提供与所述第一区域接触的第二区域，其中所述第二区域包含Mg。
7.权利要求6所述的方法，其中步骤(b)还包括提供与所述第二区域接触的透明导电层。
8.权利要求1所述的方法，其中步骤(b)包括热处理所述半导体区域。
9.权利要求1所述的方法，其中步骤(b)的至少一部分在将所述共反应性物种用阻挡体加帽的同时发生，所述阻挡体有助于将所述共反应性物种与氧和水中的至少一种隔离。
10.权利要求9所述的方法，其中所述阻挡体包含绝缘体。
11.权利要求9所述的方法，其中所述阻挡体包含透明导体。
12.权利要求1所述的方法，其中所述磷属元素化物反应产物在标准温度和压力的磷属元素化物生成焓比所述半导体区域中包括的至少一种P型第IIB/VA族半导体在标准温度和压力的生成焓更负至少150kJ/mol-Pn。
13.权利要求1所述的方法，其中步骤(b)的反应在对于提供p/n同质结有效的条件下或者在对于形成p/n异质结有效的条件下发生。
14.一种制备包含第IIB/VA族半导体的p/n光伏结的方法，所述方法包括以下步骤: (a)在半导体区域中提供至少一种P型第IIB/VA族半导体；和 (b)提供与所述第IIB/VA族半导体接触的至少一种含金属的物种，其中所述含金属的物种具有相对于所述第IIB/VA族半导体为-lOOkJ/mol-Pn或更负的净反应性；和(C)将所述至少一种P型第IIB/VA族半导体的一部分转化为η型半导体。
15.权利要求14所述的方法，其中步骤(c)在对于提供p/n同质结有效的条件下或在对于提供P/n异质结有效的条件下进行。
16.权利要求14所述的方法，其中相对于所述第IIB/VA族半导体的所述净反应性为约-150kJ/mol_Pn 或更负。
17.权利要求14所述的方法，其中所述含金属的物种包含Ca。
18.权利要求14所述的方法，其中所述含金属的物种包含Ca和Ti。
19.权利要求14所述的方法，其中步骤(b)还包括提供至少一种另外的含金属的物种。
20.一种器件，所述器件包含: (a)至少一种P型第IIB/VA族半导体区域，和 (b)与所述P型第IIB/VA族半导体区域接触的至少一种η型半导体区域，其中 (i)所述η型半导体区域包含至少一种金属磷属元素化物或与其接触，其中所述金属磷属元素化物的金属成分具有相对于所述P型第IIB/VA族半导体为约-100kJ/mol-Pn或者更负的相对于所述P型第IIB/VA族半导体区域的净反应性；或 ( )在所述P型和η型区域之间的界面形成p/n结；并且所述器件还包含另外的与所述P型和η型区域中的至少一个接触的区域，该区域包含:在所述P型第IIB/VA族半导体区域的第VA族元素与至少一种除Mg之外的金属物种之间的至少一种反应产物，所述至少一种除Mg之外的金属物种与所述P型第IIB/VA族半导体区域的所述第VA族元素是共反应性的。
21.权利要求20所述的器件，其中所述金属磷属元素化物是混合金属磷属元素化物半导体。
22.权利要求20所述的器件，其中所述金属磷属元素化物选自磷化钙和磷化镁，条件是，如果所述金属磷属元素化物是磷化镁，那么满足以下各项中的至少一项:(i)所述磷化镁与至少一种其他金属磷属元素化物组合存在，其中所述金属磷属元素化物的金属成分在标准温度和压力的磷化物生成焓比磷化镁在标准温度和压力的磷化物生成焓更负；和/或( )如果所述第IIB/VA族半导体包含磷化锌，那么还提供至少一种另外的第IIB/VA族半导体；和/或(iii)至少一种金属磷属元素化物具有金属成分，所述金属成分的净反应性比所述P型第IIB/VA族半导体区域中包括的至少一种P型第IIB/VA族半导体在标准温度和压力的生成洽更负至少100kJ/mol。
23.一种制备光伏器件或其一部分的方法，所述方法包括以下步骤: (a)在半导体区域中提供包含至少一种包含第IIB族元素和第VA族元素的P型第IIB/VA族半导体；和 (b)使得所述至少一种P型第IIB/VA族半导体与至少一种与所述第VA族元素共反应性的物种反应，以形成磷属元素化物反应产物， 条件是，如果所述至少一种共反应性物种包含Mg以使得所述磷属元素化物反应产物包含镁磷属元素化物，那么满足以下各项中的至少一项: (i)将所述Mg与至少一种与所述第VA族元素共反应性的其他含金属的物种组合提供，其中所述至少一种其他含金属的共反应性物种的在标准温度和压力相对于所述第VA族元素的磷属元素化物生成焓比所述镁磷属元素化物在标准温度和压力的磷属元素化物生成焓更负；和/或 ( )如果所述第IIB/VA族半导体包含磷化锌，那么所述半导体区域包含至少一种另外的第IIB/VA族半导体；和/或 (iii)至少一种磷属元素化物反应产物在标准温度和压力的磷属元素化物生成焓比所述半导体区域中包括的至少一种P型第IIB/VA族半导体在标准温度和压力的生成焓更负至少 100kJ/mol-Pn ;和 / 或 (iv)步骤(b)的至少一部分在将所述共反应性物种用阻挡体加帽的同时发生，所述阻挡体有助于将所述 共反应性物种与氧和水中的至少一种隔离。
全文摘要
本发明涉及器件，尤其是光伏器件，其结合有第IIB/VA族半导体如Zn和/或Cd中的一种或多种的磷化物、砷化物和/或锑化物。尤其是，本发明涉及方法，所得到的产品，以及其前体，其中半导体材料的电子性能通过使得第IIB/VA族半导体材料与至少一种含金属的物种(在下文中共反应性物种)反应而改进，所述至少一种含金属的物种与结合至第IIB/VA族半导体中作为晶格取代基的至少一种第VA族物种是充分地共反应性的(应认识到相同的和/或另一种第VA族物种也可以任选地以其他方式如作为掺杂剂等结合至第IIB/VA族半导体中)。
文档编号H01L31/18GK103109376SQ201180029458
公开日2013年5月15日 申请日期2011年6月15日 优先权日2010年6月16日
发明者拿单·S·刘易斯, 格雷戈里·M·金博尔, 马蒂·W·德格鲁特, 哈里·A·阿特沃特 申请人:陶氏环球技术有限责任公司, 加利福尼亚州技术学院