专利名称：反射电极和光电元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有电导率和反射率的反射电极以及包括所述反射电极的光电元件。
背景技术：
光电元件通常是一种配置有p-n结的半导体，例如包括能够发射光的发光层的发光二极管和包括能够把其中吸收的光能转换为电能的光吸收层的太阳能电池。通常，这种光电元件可以包括在与发光通道或光吸收通道相对的表面上的具有反射率的、由单一金属材料(包括铝(Al)或银(Ag))或二者合金)形成的反射层，以提高发射或吸收的光量。光电元件包括的太阳能电池具有配置有p-n结的光吸收层并且它通过使用日光产生的光电效应来把太阳能转换为电能。光电效应是在半导体材料内的电极被光能激励并且产生电子空穴对的现象，此时，电子和空穴借助内电场分别向相反的方向移动，因此产生光电动势。这种太阳能电池包括结晶硅太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池。除它们之外， 还可以有复合薄膜太阳能电池、染料敏化太阳能电池和有机薄膜太阳能电池。在它们当中，结晶硅太阳能电池包括在整个晶硅中形成的太阳能吸收衬底，具有几百微米(ym)厚从而可以吸收具有广阔波长范围的光。因此，最大转换效率可以大约为 20%。转换效率意思是发射电能的量对应于入射光能的量的比率。相比之下，薄膜太阳能电池包括在衬底上沉积具有预定微米(ym)厚度的薄膜的半导体材料形成的光吸收层，其具有较大的面积，所述衬底从比硅更为便宜的玻璃、金属板和塑料中选择。薄膜太阳能电池与结晶硅太阳能电池相比，优点在于批量生产而缺点在于转换效率低，这是因为由非晶硅形成的并且具有预定微米(Pm)厚度的光吸收层能透射长波长范围的大部分光。薄膜太阳能电池一般包括光吸收层，配置为吸收光能以便产生光生载流子；第一和第二电极，其分别与光吸收层的两个表面(结)接触和电连接以向第一和第二电极施加光生载流子。第一电极由具有透射率和电导率的材料形成以从中透射向光吸收层上入射的光 (以下称为‘入射光’)并且向第一电极施加在光吸收层中产生的空穴(或电子)。光吸收层从中透射具有长波长范围的大部分光。为了防止光吸收层的光捕获效率降低，薄膜太阳能电池可以进一步包括在光吸收层和第二电极之间形成的反射层以向所述光吸收层反射经由所述光吸收层透射的光。反射层可以由已知具有高反射率的金属(包括铝(Al)或银(Ag))形成。第二电极由导电材料形成并且与光吸收层电连接以向第二电极施加在光吸收层中产生的电子(或空穴)。当反射层由导电金属形成时，反射层可以作为第二电极或者所述第二电极可以经由所述反射层与光吸收层电连接。然而，反射层形成为以较大面积与光吸收层接触并且具有相对较大的厚度，以便以预定的或更高的反射率值反射宽广波长范围的光。因此，在光吸收层和反射层之间产生高接触电阻。当第二电极与反射层整体形成或者与反射层接触以与光吸收层电连接时，尽管反射层由导电材料形成，但在光吸收层中产生的大量光生载流子可能在施加到第二电极之前就在光吸收层和反射层之间的分界面处损失，从而太阳能电池的转换效率可能会降低。为了防止此缺点，第二电极可以经由在反射层中形成的接触孔直接与光吸收层接触，以便与所述光吸收层电连接。然而，尽管第二电极经由所述接触孔直接与所述光吸收层接触，但是第二电极在对应于接触孔的相对较小区域与光吸收层接触。因此，在第二电极和光吸收层之间不能宽阔地且均勻地产生电流密度。如上所述，常规的薄膜太阳能电池吸收入射在光吸收层上的光和由反射层反射的光以产生光生载流子。然而，常规的薄膜太阳能电池的缺点在于转换效率有限，这是因为光生载流子由于反射层和光吸收层之间的高接触电阻而损失。
发明内容
据此，本发明涉及一种反射电极及具有该反射电极的光电元件。本发明的目的是提供一种反射电极，其能将经由用作光吸收层或发光层的半导体层透射的光向所述半导体层反射，该反射电极和半导体层的接触电阻比金属和半导体层之间的接触电阻低；还提供一种包括所述反射电极的光电元件，其能降低在所述反射电极和光吸收层之间的光生载流子损失并且可以宽阔地且均勻地产生电流密度，从而提高把光能转换为电能的转换效率。本公开的附加优点、目的和特征的一部分将在以下描述中加以阐明，并且一部分会在本领域普通技术人员研究以下内容时变得更加清楚或者可以通过实践本发明来得知。 本发明的目的及其它优点将借助在所写的说明书及其权利要求以及附图中特别指出的结构来实现和获得。为了实现这些目的及其它优点并且依照本发明的目的，如这里所体现和大致描述的，一种反射电极包括多个导电材料层，与用作光电元件的光吸收层或活性层的半导体层电连接；和至少一个金属膜，布置在所述多个导电材料层的相邻两个之间；其中，所述多个导电材料层由与所述半导体层的折射率相比具有较低折射率的导电材料形成；并且与金属和所述半导体层的接触电阻相比，与所述半导体层直接接触的一个导电材料层由和所述半导体层具有较低接触电阻的导电材料形成。依照本发明的另一方面，一种光电元件包括衬底，配置为从中透射光；透明电极，形成在所述衬底上用于从中透射光；光吸收层，形成在所述透明电极上用于通过吸收经由所述透明电极入射的光来产生光生载流子；和反射电极，形成在所述光吸收层上用于向所述光吸收层反射经由所述光吸收层透射的光；其中，所述反射电极包括多个导电材料层，与所述光吸收层接触以电连接；以及至少一个金属膜，布置在所述多个导电材料层的相邻两个之间；此外，其中所述多个导电材料层由与所述光吸收层的折射率相比具有较低折射率的导电材料形成；并且与金属和所述光吸收层的接触电阻相比，与所述光吸收层直接接触的一个导电材料层由具有较低接触电阻的导电材料形成。依照本发明，反射电极包括多个导电材料层，与用作光电元件的光吸收层或活性层的半导体层电连接；和至少一个金属膜，布置在所述多个导电材料层的相邻两个之间。反射电极可以通过利用所述至少一个金属膜的等离子区振荡以及利用金属膜和导电材料层的每个分界面处产生的折射率急剧变化来根据每个波长范围有选择地反射光。与金属和半导体层的接触电阻相比，与半导体层直接接触的一个导电材料层由具有较低接触电阻的导电材料形成。因此，反射电极可以形成以大的且均勻的接触面积与半导体接触，从而可以减少在半导体层和反射电极之间损失的载流子量。此外，根据本发明的光电元件包括反射电极，该反射电极包括多个导电材料层， 与光吸收层接触以电连接；和至少一个金属膜，布置在所述多个导电材料层的相邻两个之间。因此，根据该光电元件，经由光吸收层透射的光，特别是具有长波长范围的光可以被反射电极反射以再入射到光吸收层上，从而提高光捕获效率。而且，可以减少在光吸收层和反射电极之间损失的光生载流子，从而提高把光能转换为电能的转换效率。应当理解，本发明的以上概括说明和以下详细描述是示例性的和解释性的，并且旨在提供对所要求的本发明的进一步解释。
附示了本发明的实施例并且与说明书一起用来解释本发明的原理，所述附图用来提供对本发明的进一步理解并且并入并构成本申请的一部分。在附图中图1是用于图示依照本发明实施例的反射电极的剖视图；图2A和2B图示了在图1中所示出的反射电极的范例和所述反射电极的反射特性的模拟结果；图3是图示依照本发明另一实施例的反射电极的剖视图；图4A到4D图示了用于图示导电材料层和金属膜的多层结构的范例的图表并且它图示了所述多层结构的反射特性的模拟结果；图5是图示依照本发明第一实施例的光电元件的剖视图；图6是图示在图5中所示出的光电元件的操作范例的剖视图；和图7是图示依照本发明第二实施例的光电元件的剖视图。
具体实施例方式现在详细地参考本发明的具体实施例，在附图中图示了本发明的范例。尽可能地， 所有附图使用相同的附图标记来指代相同或同样的部分。如下所述，将参照附图详细描述依照本发明的示例性实施例的反射电极和光电元件。首先，将参照图1到4详细描述依照本发明的示例性实施例的反射电极。图1是用于图示依照本发明的实施例的反射电极的剖视图。图2A和2B图示了在图1中所示出的反射电极的范例和所述反射电极的反射特性的模拟结果。图3是图示依照本发明另一实施例的反射电极的剖视图。图4图示了用于图示导电材料层和金属膜的多层结构的范例的图表并且它图示了所述多层结构的反射特性的模拟结果。依照本发明实施例的反射电极可以与用作光吸收层或活性层的半导体层接触并电连接，所述光吸收层配置为通过吸收光来产生光生载流子，所述活性层用于通过复合从外面注入的注入载流子来发射光，并且所述反射电极可以向半导体层施加注入载流子或者将半导体层的光生载流子施加到反射电极。反射电极还可以向半导体层反射经由半导体层透射的光以提高发射光或吸收光的量。这种反射电极可以包括与半导体层接触和电连接的多个导电材料层，以及在相邻两个导电材料层之间布置的至少一个金属膜。换句话说，反射电极由具有彼此交替的导电材料层和至少一个金属膜的多层结构形成。每个导电材料层由与光吸收层相比具有较低折射率的导电材料形成。特别地是， 与金属和半导体层的接触电阻相比，直接与半导体层接触的一个导电材料层是由和所述半导体层具有较低接触电阻的导电材料形成。每个导电材料层可以由iT0、FT0、GZ0、ai0、aiS、 GaN、InP、Si、具有Si的合金和Ge中的一个形成。并且，每个导电材料层形成为具有500nm 或更小的厚度以便实施反射电极的整个厚度。在半导体层和构成反射电极的一个导电材料层之间的接触电阻低于在常规的金属和半导体层之间的接触电阻。因此，反射电极可以形成为与半导体层大面积相接触，并且可以宽阔地并均勻地在反射电极和半导体层之间产生电流密度。可以减少在反射电极和半导体层之间损失的光生载流子或注入载流子。至少一个金属膜可以插入地布置在导电材料层的相邻两个之间并且所述金属膜由具有反射率的金属形成。换句话说，至少一个金属膜由Au、Ag、Cu、Al、Pt和包括它们中至少一个的合金中的一个形成。反射电极具有含彼此交替的导电材料层和至少一个金属膜的多层结构。因此，折射率在半导体层和导电材料层之间的分界面以及在所述导电材料层和金属膜之间的分界面上急剧改变，使得已经通过半导体层的光的预定部分可以被所述分界、进而被金属膜的等离子区振荡(plasma oscillation)反射向所述半导体层。等离子区振荡是由被诸如入射光之类的外部能量激发的金属膜的运动电子所产生，具有对应于电子密度的振荡频率。所述至少一个金属膜形成为薄于多个导电材料层。也就是说，具有较薄厚度的金属膜可能不会影响反射电极的电导率。因此，可以防止金属膜降低在反射电极和半导体层之间的电流密度，并且可以防止光生载流子或注入载流子在反射电极和半导体层之间损失。特别地是，至少一个金属膜形成为具有2nm或更大的厚度以便在金属膜和导电材料层之间的分界面反射光。作为选择，它形成为具有50nm或更小的厚度以便有选择地反射已经通过半导体层的具有预定波长范围的部分光。因此，反射电极分别包括形成为具有2nm 或更大厚度以及50nm或更小厚度的至少一个金属膜。金属膜具有反射对应于每个分界面的预定波长的光而透射其它波长范围的光的特性。如上所述，依照本发明此实施例的反射电极通过利用在导电材料层和至少一个金属膜之间的分界面处的折射率的急剧变化并且进一步利用所述金属膜的等离子区振荡来向所述半导体层反射通过所述半导体层之后到达所述反射电极的光(以下，被称为‘透射光’)。可以对应于至少一个金属层的厚度来确定反射光量与透射光量的比率(以下称为 ‘反射率’)。这里，根据导电材料层和至少一个金属膜的原材料，反射电极的反射率和所述至少一个金属膜的厚度可以彼此不成比例。由反射电极以预定的或更大的反射率反射的光 (以下，被称为‘反射光’)的波长范围对应于交替地多层的导电材料层和金属膜的总数。例如，当反射电极的层数增加时，分界面的数目增加并且反射光的波长范围变窄。这是一个例子，并且根据导电材料层和金属膜的材料和厚度，反射光的波长范围可能不与构成反射电极的层数成比例。即，根据导电材料层和至少一个金属膜的材料或厚度，反射电极的反射率或由所述反射电极反射的光的波长范围可以是任意。因此，可以借助实验根据反射电极的用途来确定每个导电材料层和每个金属膜的材料或厚度。例如如图1所示，依照本发明实施例的反射电极100包括第一导电材料层110， 其直接与用为光电元件的光吸收层或发光层的半导体层200接触以电连接；金属膜120，其与所述第一导电材料层110接触以电连接；和第二导电材料层130，其与所述金属膜120接触以电连接。第一和第二导电材料层110和130可以由具有比半导体层200较低折射率的导电材料形成。特别地是，与在金属和半导体层200之间的接触电阻相比，第一导电材料层 110可以由和所述半导体层200具有较低接触电阻的导电材料形成。例如，第一和第二导电材料层 Iio 禾口 130 可以由 IT0、FT0、GZ0、Zn0、ZnS、GaN、InP、Si、包括 Si 的合金和 Ge 之一形成。考虑到反射电极的整体厚度，第一和第二导电材料层110和130形成为具有500nm 或更小的厚度，其大于金属膜120的厚度。也就是说，金属膜120形成为具有比第一导电材料层110或第二导电材料层130 小的厚度。特别地是，为了反射电极具有预定反射率以及有选择地反射光的特性，金属膜 120可以具有2nm或更大并且小于50nm的厚度。这种金属膜120由具有反射率的金属形成，所述金属例如Au、Ag、Cu、Al和Pt之一以及包括它们中至少一个的合金。如图1所示，具有以上配置的反射电极100在半导体层200和第一导电材料层110 之间的分界面、在第一导电材料层Iio和金属膜120之间的分界面以及在金属膜120和第二导电材料层130之间的分界面处从透射光(LT)中反射具有预定波长范围的光(LR)并且从透射光(LT)中透射具有其它波长范围的光。同时，根据第一导电材料层110、金属膜120和第二导电材料层130中每个的厚度和材料，反射电极100的反射率和由反射电极100反射的反射光的波长范围可以是任意的。例如，如图2A所示，在具有150nm厚度的&10(110，第一导电材料层)、具有20nm厚度的Ag(120，金属膜)和具有150nm厚度的加0(130，第二导电材料层)的顺序多层的结构中， 对相应于每个波长的反射率的模拟结果示出对应于大约400nm 500nm的波长范围以及大约620nm 950nm的波长范围的反射率为80%或更高，如图2B所示。如图3所示，依照本发明另一实施例的反射电极100可以包括第一导电材料层 110，其直接与用作光电元件的光吸收层或发光层的半导体层200接触以电连接；第一金属膜120，其与所述第一导电材料层110接触以电连接；第二导电材料层130，其与所述金属膜120接触以电连接；第二金属膜140，其与所述第二导电材料层130接触以电连接；和第三导电材料层150，其与所述第二金属膜140接触以电连接。第一、第二和第三导电材料层 110、130和150可以由具有比半导体层200低的折射率的导电材料形成。特别地是，与在金属和半导体层200之间的接触电阻相比，第一导电材料层110可以由和所述半导体层200 具有较低的接触电阻的导电材料形成。例如，第一、第二和第三导电材料层110、130和150 可以由IT0、FT0、GZ0、Zn0、ZnS、GaN、InP、Si、包括Si的合金和Ge之一形成。考虑到反射电极的整体厚度，第一、第二和第三导电材料层110、130和150形成为具有500nm或更小的
厚度，其大于每个第一和第二金属膜120和140的厚度。第一和第二金属膜120和140由具有反射率的金属形成。例如，第一和第二金属膜120和140由Au、Ag、Cu、Al、Pt以及包括它们中至少一个的合金中之一形成。第一和第二金属膜120和140形成为具有比第一、第二和第三导电材料层110、130和150小的厚度。 特别地是，第一和第二金属膜120和140可以具有2nm或更大并且小于50nm的厚度，以致反射电极可以以预定的反射率有选择地反射光。如图3所示，具有以上配置的反射电极100在半导体层200和第一导电材料层110 之间的分界面、在第一导电材料层110和第一金属膜120之间的分界面、在第一金属膜120 和第二导电材料层130之间的分界面、在第二导电材料层130和第二金属膜140之间的分界面以及在第二金属膜140和第三导电材料层150之间的分界面上反射了透射光(LT)的具有预定波长范围的光(LR)并且从透射光(LT)中透射具有其它波长范围的光。同时，如参照图1所提及的，根据第一导电材料层110、第一金属膜120、第二导电材料层130、第二金属膜140和第三导电材料层150中每个的厚度和材料，反射电极100的反射率和由所述反射电极100反射的反射光的波长范围可以是任意的。因此，必须借助实验根据反射电极的用途来确定第一导电材料层110、第一金属膜120、第二导电材料层130、 第二金属膜140和第三导电材料层150中每个的材料或厚度。例如，当把如图4A所示的具有IlOnm厚度的SiS、具有IOnm厚度的Ag的多层结构与如图4C所示的具有IlOnm厚度的SiS、具有27nm厚度的Ag、具有115nm厚度的ZnS和具有IOnm厚度的Ag的顺序多层的结构相比较时，如图4B和4D所示，在图4A和4C的结构之间可能存在反射特性差别。即，当在图4A的结构中透射光从SiS的顶部射出时，对应于 0.6或更大反射率的波长范围大约为650nm lOOOnm，并且最大反射率大约为0. 7。相比之下，当在图4C的结构中透射光从具有IlOnm厚度的SiS的顶部射出时，对应于0. 6或更大反射率的波长范围为大约400nm或更小以及大约500nm 900nm中的一些并且最大反射率大约为0. 9。根据模拟结果，可以预计在具有由ZnS形成的导电材料层和由Ag形成的金属层的反射电极中当导电材料层和金属膜的总数增加时最大反射率会变得更高；并且对应于0. 6或更大反射率的波长范围变得更窄以向右和向左移位。这里，图4A到4D只是示出了对于配置为分别选定SiS和Ag作为导电材料和金属膜的结构的反射特性的模拟结果，而在配置有不同材料的结构中将获得不同的结果，不同于图4B和4A。如上所述，依照本发明实施例的反射电极100具有金属膜120和多个导电材料层 110和130的交替多层结构，或者具有至少一个金属薄膜120和140以及多个导电材料层 110、130和150的交替多层结构。因为在导电材料层和至少一个金属膜之间的每个交界面上折射率急剧改变，所以反射电极100有选择地反射对应于改变的折射率的波长范围的光。因此，不同于常规的反射层，依照本发明的反射电极100具有以预定的或更大的反射率有选择地反射具有预定波长范围的光的特性。反射电极100可以设计成包括具有依照由应用所述反射电极100的光电元件的特定要求而调整的材料和厚度的导电材料层110、130 和150以及至少一个金属膜120和140。因此，依照本发明的反射电极100可以适用于各种光电元件。与半导体层200直接接触的、构成反射电极100的组件的单导电材料层110可以具有比半导体层200低的折射率，并且与在金属和半导体材料200之间的接触电阻相比，其可以由与半导体层200具有低的接触电阻的导电材料形成。因此，不同于由金属形成的常规反射层，依照本发明的反射电极100可以在大面积上与半导体层200接触，并且可以与半导体层200宽阔地且均勻地产生电流密度。而且，可以防止在半导体层200中产生的光生载流子或要被注入到半导体层200中的注入载流子受到损失。此外，构成反射电极100的至少一个金属膜120和140中的每个被导电材料层 110、130和150包围。借助导电材料层110、130和150可以减慢所述至少一个金属膜120 和140的氧化速率。因此，可以提高光电元件的使用寿命。如下，将描述依照本发明实施例的光电元件。依照本发明此实施例的光电元件包括具有多个导电材料层和至少一个金属膜的结构，所述导电材料层和金属膜如上所述是多
层交替的。图5是图示依照本发明第一实施例的光电元件的剖视图，并且图6是图示在图5 中所示出的光电元件的操作范例的剖视图。图7是图示依照本发明第二实施例的光电元件的剖视图。如图5所示，依照本发明第一实施例的光电元件300包括衬底310，其从中透射光；在所述衬底310的表面上形成的透明电极320用于从中透射光；在所述透明电极320上形成的半导体层200(以下，被称为‘光吸收层’)，用于通过吸收经由所述透明电极320入射的光(以下被称为‘入射光’)来产生光生载流子；和在所述光吸收层200上形成的反射电极100，用于向所述光吸收层200反射已经通过所述光吸收层200透射的光。透明电极 320与光吸收层200的表面接触以与所述光吸收层200电连接，以致可以施加在所述光吸收层200中产生的光生载流子。反射电极100包括多个导电材料层110和130，与光吸收层200的另一表面接触以电连接光吸收层200 ；以及至少一个金属膜120，其布置为与两个导电材料层110和130相邻。导电材料层110和130中的每个由具有比光吸收层200的折射率低的折射率的导电材料形成。与金属和光吸收层200的接触电阻相比，导电材料层110 和130的与光吸收层200直接接触的一个可以由与所述光吸收层200具有较低的接触电阻的导电材料形成。至少一个金属膜120和140中的每个形成为比导电材料层110和130中的每一个都薄。衬底310由具有透射率的材料(诸如玻璃或塑料)形成。透明电极320由具有透射率和电导率的材料形成。例如，第一电极320由金属氧化物SnO2, ZnO, In2O2和TiO2形成或者由其中掺杂有F、Sn、Al、Fe、Ga和Nb中的至少一种的这些金属氧化物之一形成。透明电极320可以具有至少一个金属氧化物和至少一个金属膜交替多层形成的结构，并且它可以配置为从中有选择地透射具有预定波长范围的光。光吸收层200具有ρ型半导体和n型半导体互相结合的结构(以下被称为‘ρ_η 结’)和P型半导体、i型半导体和η型半导体互相结合的结构(以下，被称为‘p-i-n结’) 中的至少一个。光吸收层200可以由几μπι(大于Ομπι并且小于10 μ m)到500 μ m厚度的薄膜形成。典型地，光吸收层200由至少一个p-i-n结形成。即，光吸收层200可以用单p-i-n结结构(被称为‘单结构’)或两P-i-n结多层结构(被称为‘两重结构’)或三 P-i-n结多层结构(被称为‘三重结构’)形成。单结构光吸收层200具有只吸收短波长范围的光的局限并且其缺点在于光捕获量较小。相比之下，两重结构光吸收层200包括能够吸收短波长范围的光的第一 p-i-n结和能够吸收长波长范围的光的第二 p-i-n结，从而比单结构光吸收层的光捕获量更大。三重结构光吸收层200包括能够吸收短波长范围的光的第一 p-i-n结和能够吸收长波长范围的光的第二和第三P-i-n结，从而比单结构光吸收层或两重结构光吸收层的光捕获量更大。然而，与单结构光吸收层相比，两重或三重结构光吸收层200缺点在于在p-i-n结之间的分界处会损失光生载流子。此处，第一 p-i-n结可以由非晶硅(a-Si)形成并且第二和第三p-i-n结可以由非晶硅-锗(a-Si:Ge)或微晶体硅(micro c-Si)形成。如上所述，反射电极100其中包括多个导电材料层110和130以及至少一个金属膜120(或者如图3所示进一步包括第三导电材料层150和金属膜140)交替多层的结构， 具有几μπι(大于Ομπι并且小于10 μ m)到500 μ m的厚度。此时，导电材料层110和130 可以由IT0、FT0、GZ0、ai0、aiS、GaN、InP、Si、包括Si的合金和Ge之一形成。至少一个金属膜120可以由具有反射率的金属形成，例如Au、Ag、Cu、Al和Pt之一或包括它们中至少一个的合金。如图6所示，依照第一实施例的光电元件300允许光经由衬底310和透明电极320 入射到其上。一旦入射光施加具有光能带隙的能量或更高的能量，则在光吸收层200的i 型半导体层(未示出)中就产生光生载流子210并且所述光生载流子的电子被移到η型半导体层(未示出)并且所述光生载流子的空穴被移到P型半导体层(未示出)，从而可以产生光电动势以把光能转换为电能。此时，已经通过光吸收层200的透射光(LT)被反射电极100反射以再入射到光吸收层200上。S卩，光吸收层200借助反射电极进一步吸收反射光(LR)并且用所述反射光(LR)来产生光生载流子。因此，反射电极100使光吸收层200 的光捕获率提高，并且可以提高光电元件300将光能转换为电能的效率(换句话说，‘转换效率’)。如图7所示，依照本发明第二实施例的光电元件300’包括衬底310，其从中透射光；在所述衬底310的表面上形成的透明电极321，具有用于透射和散射光的凸凹图案的表面；在所述透明电极321上形成的半导体层200’，用于通过吸收经由所述衬底310和所述透明电极321入射的光来产生光生载流子；和在所述光吸收层200’上形成的反射电极100’，用于向所述光吸收层200’反射已经通过所述光吸收层200’透射的光。透明电极 321、光吸收层200’和反射电极100’在衬底310上可以是顺序多层的。因此，在透明电极 321上层叠的光吸收层200’和反射电极100’可以由透明电极321的凸凹图案自然地形成较小凸凹的图案。已经通过衬底310透射的光在被透明电极321散射的状态下入射到光吸收层200’上。至少一部分经由光吸收层透射的光可以被具有凸凹图案的反射电极100’散射和反射。当透射光或反射光被具有凸凹图案的透明电极321和反射电极100’散射时，能够增加光通道并且能增加光吸收层200的光捕获机会。因此，可以提高光捕获率并且可以提高光电元件300’的转换效率。同时，除透明电极321的凸凹图案、具有凸凹图案的光吸收层200’和反射电极 100’之外，依照本发明第二实施例的光电元件300’与依照本发明第一实施例的光电元件 300具有完全相同的配置，据此省略重复的描述。如上所述，依照本发明实施例的光电元件可以包括反射电极100或100’，其形成为具有较小的厚度以及具有与光吸收层200或200’较低的接触电阻，以致其可以形成薄膜元件并且可以提高把光能转换为电能的效率。 对本领域技术人员来说，显然在不脱离本发明的精神或范围的情况下在本发明中可以进行各种修改和改变。从而，本发明旨在覆盖本发明的修改和改变，只要它们落入所附权利要求及其等效范围之内。
权利要求
1.一种反射电极，包括多个导电材料层，与用作光电元件的光吸收层或活性层的半导体层电连接；和至少一个金属膜，布置在所述多个导电材料层的相邻两个之间，其中所述多个导电材料层由与所述半导体层的折射率相比具有较低折射率的导电材料形成；并且与金属和所述半导体层的接触电阻相比，与所述半导体层直接接触的一个导电材料层由具有较低接触电阻的导电材料形成。
2.如权利要求1所述的反射电极，其中每个所述至少一个金属膜形成为具有比那些所述多个导电材料层薄的厚度。
3.如权利要求1所述的反射电极，其中每个所述至少一个金属膜具有2nm或以上并且小于50nm的厚度。
4.如权利要求1所述的反射电极，其中被所述多个导电材料层和至少一个金属膜之间的每个分界面反射的光量与经由所述半导体层透射的光量的比率对应于金属层的厚度。
5.如权利要求1所述的反射电极，其中被所述多个导电材料层和所述至少一个金属膜之间的每个分界面以预定反射率反射的光的波长范围对应于交替地多层的所述多个导电材料层和所述至少一个金属膜的总数。
6.如权利要求ι所述的反射电极，其中多个导电材料层中的每个由iT0、GZ0、ai0、aiS、 GaN、InP, Si、包括Si的合金和Ge之一形成。
7.如权利要求1所述的反射电极，其中每个所述至少一个金属膜由Au、Ag、Cu、Al和Pt 的一种金属形成或者由包括至少一种所述金属的合金形成。
8.一种光电元件，包括衬底，配置为从中透射光；透明电极，形成在所述衬底上用于从中透射光；光吸收层，形成在所述透明电极上用于通过吸收经由所述透明电极入射的光来产生光生载流子；和反射电极，形成在所述光吸收层上用于向所述光吸收层反射经由所述光吸收层透射的光，其中所述反射电极包括多个导电材料层，与所述光吸收层接触以电连接；以及至少一个金属膜，布置在所述多个导电材料层的相邻两个之间，此外其中所述多个导电材料层由与所述光吸收层的折射率相比具有较低折射率的导电材料形成；并且与金属和所述光吸收层的接触电阻相比，与所述光吸收层直接接触的一个导电材料层由具有较低接触电阻的导电材料形成。
9.如权利要求8所述的光电元件，其中如权利要求1所述的反射电极，其中每个所述至少一个金属膜形成为具有比那些所述多个导电材料层薄的厚度。
10.如权利要求8所述的光电元件，其中每个所述至少一个金属膜具有2nm或以上并且小于50nm的厚度。
11.如权利要求8所述的光电元件，其中由所述反射电极反射的光量与经由所述光吸收层透射的光量的比率对应于所述金属膜的厚度。
12.如权利要求8所述的光电元件，其中由所述反射电极以预定反射率反射的光的波长对应于所述多个导电材料层和所述至少一个金属膜的总数。
13.如权利要求8所述的光电元件，其中所述透明电极形成为具有凸凹图案的顶表面以散射经由所述衬底入射到所述光吸收层上的光；并且所述反射电极形成为具有由所述透明电极的凸凹图案相应形成的预定图案的表面。
14.如权利要求8所述的光电元件，其中多个导电材料层中的每个由IT0、GZ0、ZnO, ZnS, GaN, InP, Si、包括Si的合金和Ge之一形成。
15.如权利要求8所述的光电元件，其中每个所述至少一个金属膜由Au、Ag、Cu、Al和 Pt的一种金属形成或者由包括至少一种所述金属的合金形成。
全文摘要
本发明公开了一种可以在诸如发光二极管或太阳能电池之类的光电元件中配备的反射电极。所述反射电极包括多个导电材料层，与用作光电元件的光吸收层或活性层的半导体层电连接；和至少一个金属膜，在所述多个导电材料层的相邻两个之间布置；此处，所述多个导电材料层由与所述半导体层的折射率相比具有较低折射率的导电材料形成；并且，与金属和所述半导体层的接触电阻相比，与所述半导体层直接接触的一个导电材料层由具有较低接触电阻的导电材料形成。
文档编号H01L33/40GK102290452SQ201110112240
公开日2011年12月21日 申请日期2011年4月25日 优先权日2010年4月26日
发明者朴成基, 李泰荣, 林定植, 金善万, 金在铉, 金敏澈 申请人:乐金显示有限公司