专利名称：具有pn结和肖特基结的多路太阳能电池及其制造方法
技术领域：
本发明涉及太阳能电池，并且更具体地，本发明涉及具有PN结和肖特基结的多路太阳能电池。
背景技术：
与其他能量源有所不同，太阳能电池(对具有无限的光子能量进行转换的光电转换设备)是环境友好的，并因此其重要性随着时间的推移不断增长。特别地，由于高的能源价格和化石燃料的缺乏，预计要更多地使用可再生能源，并且因为太阳能电池具有移动性和便携性方面的优势，使得对太阳能电池的依赖性会进一步增长。 太阳能电池具有PN结的结构，其中正型的半导体和负型的半导体彼此连接，并且当阳光入射到太阳能电池中，通过阳光中的能量在半导体中生成空穴和电子。在这种情况下，由于PN结中生成的电场，空穴移动至正型半导体层，而负电子移动至负型的半导体，从而使得形成了电势，由此产生电力。这样一种太阳能电池可被归类为基底型的太阳能电池和薄膜型的太阳能电池。基底型的太阳能电池能够通过使用半导体材料比如硅作为基底来制造，并且薄膜型的太阳能电池能够通过在由比如玻璃的材料所制成的基底上形成薄膜形的半导体来制造。与薄膜型的太阳能电池相比，基底型的太阳能电池更有效率，但此类基底型的太阳能电池具有在厚度最小化方面以及由于使用昂贵的半导体基底而造成的制造费用很高的问题。与基底型的太阳能电池相比，薄膜型的太阳能电池效率较差，但其具有厚度最小化和通过使用低价材料所导致的制造费用低的优势。然而，基底型的太阳能电池和薄膜型的太阳能电池都有一个问题，即一个PN半导体形成一个太阳能电池并因此使得工艺可能会很复杂，并且并联耦合的太阳能电池需要被串联I禹合以提闻电压。以上在背景部分所公开的信息仅仅是为了增强对本发明的背景的理解，并因此该信息可能包含有对于该国的本领域普通技术人员而言尚未构成公知现有技术的信息。发明概述技术问题本发明试图提出一种具有得到改进的PN结和肖特基结的多路太阳能电池。技术方案根据本发明的示例性实施方式的太阳能电池包括PN半导体层，其包括P型半导体层和N型半导体层；第一电极,其与PN半导体层的第一表面欧姆连接(ohmic-joined)；肖特基结层，其与面向PN半导体层的第一表面的PN半导体层的第二表面肖特基连接；第二电极，其被形成以接触肖特基结层；以及，重新结合防止层，其以绝缘材料形成并且排列在肖特基结层与PN半导体层之间。重新结合防止层可具有O. Inm至IOnm的厚度。N型半导体层可被形成以接触重新结合防止层，并且肖特基结层可具有比N型半导体层的溢出功更大的溢出功。
P型半导体层可被布置为接触重新结合防止层，并且肖特基结层可具有比P型半导体层的溢出功更小的溢出功。肖特基结层以金属制成，并且晶片可以由硅、GaAs、以及类似材料制成。PN半导体层可以由有机材料制成。反射防止层可以被附接到肖特基结层，并且反射防止层可以由SiOx或SiN制成。此外，反射防止层可具有O. Inm至IOOnm的厚度。透光基底可被排列接触第一电极，并且PN半导体层可包括P型半导体层；N型半导体层；以及，本征(I)型半导体层，其排列在P型半导体层与N型半导体层之间。根据本发明的另一个示例性实施方式的太阳能电池包括PN半导体层，其包括P型半导体层和N型半导体层；第一电极，其与PN半导体层的第一表面欧姆连接；肖特基结层，其与面向着PN半导体层的第一表面的相反方向的PN半导体层的第二表面肖特基连接； 欧姆金属层，其与PN半导体层的第二表面欧姆连接，并且与肖特基结层平行地排列；第一正面电极，其形成在肖特基结层上；第二正面电极，其形成在欧姆金属层上；第一接线，其电连接第二正面电极和第一电极；以及，第二接线，其电连接第一正面电极和第一电极。根据本发明的另一个示例性实施方式的太阳能电池包括PN半导体层，其包括P型半导体层和N型半导体层；第一欧姆金属层，其与PN半导体层的第一表面欧姆连接；第一肖特基结层，其与PN半导体层的第一表面肖特基连接；第二欧姆金属层，其与面向着PN半导体层的第一表面的相反方向的PN半导体层的第二表面肖特基连接；第二肖特基结层，其与PN半导体层的第二表面肖特基连接；第一正面电极，其形成在第一肖特基结层上；第二表面电极，其形成在第一欧姆金属层上；第一接线，其电连接第一正面电极和第二肖特基结层；以及，第二接线，其电连接第二正面电极和第二欧姆金属层。肖特基结层被排列在垂直地对应于第二欧姆金属层的位置处，第一欧姆金属层被排列在垂直地对应于第二肖特基结层的位置处，并且第二肖特基结层和第二欧姆金属层被排列彼此接触。根据本发明的另一个示例性实施方式的太阳能电池包括透光基底；PN半导体层，其形成在透光基底上，并且包括P型半导体层和N型半导体层；第一肖特基结层，其与PN半导体层的第一表面肖特基连接；第二肖特基结层，其与面向着PN半导体层的第一表面的相反方向的第二表面肖特基连接，并且排列在透光基底和PN半导体层之间；电极，其形成在第一肖特基结层上；第一重新结合防止层，其由绝缘材料形成并且排列在第一肖特基结层和PN半导体层之间；以及，第二重新结合防止层，其以绝缘材料形成并且排列在第二肖特基结层和PN半导体层之间。肖特基结层可被排列在垂直地对应于第二欧姆金属层的位置处，第一欧姆金属层可被排列在垂直地对应于第二肖特基结层的位置处，并且第二肖特基结层和第二欧姆金属层可被排列使得彼此间有一定距离。根据本发明的另一个示例性实施方式的太阳能电池包括透光基底；PN半导体层，其形成在透光基底上，并且包括P型半导体层和N型半导体层；第一肖特基结层，其与PN半导体层的第一表面肖特基连接；第二肖特基结层，其与面向着PN半导体层的第一表面的相反方向的第二表面肖特基连接，并且排列在透光基底和PN半导体层之间；电极，其形成在第一肖特基结层上；第一重新结合防止层，其由绝缘材料形成并且排列在第一肖特基结层和PN半导体层之间；以及，第二重新结合防止层，其由绝缘材料形成并且排列在第二肖特基结层和PN半导体层之间。第一肖特基结层可以由具有比N型半导体层的溢出功更大的溢出功的材料形成，并因此与N型半导体层肖特基连接；并且，第二肖特基结层由具有比P型半导体层的溢出功更小的溢出功的材料形成，并因此与P型半导体层肖特基连接；并且，第一肖特基结层可以由具有比P型半导体层的溢出功更小的溢出功的材料形成，并因此与P型半导体层肖特基连接；并且，第二肖特基结层由具有比N型半导体层的溢出功更大的溢出功的材料形成，并因此与N型半导体层肖特基连接。太阳能电池还可包括第一重新结合防止层，其由绝缘材料形成并且排列在第一肖特基结层和PN半导体层之间；以及，第二重新结合防止层，其由绝缘材料形成并且排列 在第二肖特基结层和PN半导体层之间。一种根据本发明的另一个示例性实施方式的制造太阳能电池的方法包括准备包括P型半导体层和N型半导体层的PN半导体层；在该PN半导体层上形成绝缘重新结合防止层；形成肖特基结层以形成与PN半导体层的金属层肖特基连接；以及，在肖特基结层上形成具有导电性的正面电极。形成该PN半导体层可包括对晶片掺杂以形成N型半导体层以及在PN半导体层的底面中形成第一电极；以及，准备PN半导体可进一步包括控制费米能级以增加N型半导体层的费米能级。发明效果根据本发明的太阳能电池形成两个太阳能电池，这两个太阳能电池通过串联耦合PN结半导体和肖特基结层来形成，并因此，光能够被转换成电，由此改善了光电效率。此外，因为形成了两个耗尽区域，所以开路电压(OCV)能够得到改善。另外，在PN结半导体层的两侧形成肖特基结层，这提供了与串联耦合的三个太阳能电池相同的效果。因此，能够简单地制造串联耦合的太阳能电池，并且太阳能电池的光效率和OCV能够得到改善。附图概述图I是根据本发明的第一示例性实施方式的太阳能电池的剖视图。图2是根据本发明的第一示例性实施方式的太阳能电池的俯视图。图3是根据本发明的第一示例性实施方式的太阳能电池的制造方法的流程图。图4a是用于描述根据本发明的第一示例性实施方式的太阳能电池的PN半导体层的工作机制的示意图。图4b是用于描述根据本发明的第一示例性实施方式的太阳能电池的肖特基结和N型半导体层的工作机制的示意图。图5是根据本发明的第二示例性实施方式的太阳能电池的剖视图。图6是根据本发明的第三示例性实施方式的太阳能电池的剖视图。图7是根据本发明的第三示例性实施方式的太阳能电池的俯视图。图8是根据本发明的第四示例性实施方式的太阳能电池的剖视图。图9是根据本发明的第五示例性实施方式的太阳能电池的剖视图。
图10是根据本发明的第五示例性实施方式的示例性变体的太阳能电池的剖视图。
图11是根据本发明的第六示例性实施方式的太阳能电池的剖视图。图12是根据本发明的第七示例性实施方式的太阳能电池的剖视图。实施方式详述要理解的是，术语“在…上”、“在…以上”、“在…上方”指的是位于对象成员以上或以下，并且不必指在以重力方向为基准的、成员对象的以上。此外，在说明书中，术语“PN结”意指其中P型半导体与N型半导体彼此连接的结构，并且被定义为是包括了 PIN结的PN结，所述PIN结具有排列在P型半导体和N型半导体之间的I型半导体。在下文中，本发明的一些示例性实施方式是参考附图进行描述的，以便本领域中的技术人员能够实现这些实施方式。然而，正如本领域中的技术人员将会认识到的，本发明可以按各种不同的方式来进行修改，并且不限于这些示例性实施方式。附图和说明书被视为在实质上是说明性而非限制性的。贯穿本说明书始终，相似的参考标记指示相似的元件。 图I是根据本发明的第一示例性实施方式的太阳能电池的剖视图。参考图1，根据本示例性实施方式的太阳能电池101包括PN半导体层13 ;第一电极11，其被排列接触PN半导体13的第一表面；肖特基结层15，其被排列接触面向着PN半导体层13的第一表面的相反方向的第二表面；重新结合防止层14，其形成在肖特基结层15与PN半导体层13之间；以及，第二电极12，其被形成以接触肖特基结层15。PN半导体层13被形成为晶片，并且包括P型半导体层131和N型半导体层132。因为PN半导体层13由晶体型的硅形成，所以PN半导体层13能够通过将N型材料掺杂到具有P型特征的晶体型的硅中来形成。所述晶片能够不仅由硅形成还能够由GaAs形成。本发明不限于此，并且PN半导体层可以由有机材料形成。在这种情况下，N型材料(比如PPV、P3HT、P30T、和类似材料)以及P型材料(B卩，电子受体)(比如C60、PCBCR、PCBCa、和类似材料)可被应用为PN半导体层。第一电极11以对PN半导体层13底面的欧姆结的方式来组合。第一电极11被形成贯穿PN半导体层13的底面，并且可以由金属材料比如铝来形成。P型半导体层131排列在PN半导体层13的底面，而N型半导体层132则排列在正面。与此同时，重新结合防止层14形成在PN半导体层13的正面。重新结合防止层14可以由包括氧化物比如SiOx、SiNx、和类似物的绝缘材料组成。重新结合防止层14的厚度为O. Inm至IOnm,并且其通过防止由光生成的载子的重新结合来改善电压特性。当重新结合防止层14的厚度小于O. Inm时，受激电子与空穴重新结合，而当重新结合防止层14的厚度大于IOnm时，阻抗显著增加。在本示例性实施方式中，描述了重新结合防止层14形成在PN半导体层13与肖特基结层15之间以便改善光效率。本发明不限于此，并且肖特基结层15能够被形成直接接触PN半导体层13。肖特基结层15以在重新结合防止层14上形成肖特基结的方式来与PN半导体层13连接。肖特基结层15被布置为与N型半导体层132相对，并且以具有比N型半导体层132更大的溢出功的材料来形成。肖特基结层15的材料不限于任何一种材料，并且可使用具有比N型半导体层132更大溢出功的各种金属。此外，肖特基结层15可以由包括了 ΙΤ0、ΑΤΟ、ΙΖ0、或AZO的材料形成。当肖特基结层15混合了 ΙΤ0、ΑΤ0、ΙΖΟ、ΑΖ0、或类似物时，肖特基结层15的透光性能够得到改善而不会使导电性劣化。
肖特基结层15的厚度可以是Inm至20nm。当肖特基结层15的厚度小于Inm时，不能够正确地形成耗尽层，而当肖特基结层15的厚度大于20nm时，透光效率明显降低。反射防止层16形成在肖特基结层15上，并且反射防止层16排列在肖特基结层15和第二电极12之间。反射防止层16可以由SiOx或SiN形成，并且反射防止层16的厚度可以从O. Inm至lOOnm。重新结合防止层14和肖特基结层15被形成为薄得足以高效透光。当其具有较高透光率时，重新结合防止层14和肖特基结层15能够更有优势，但是它们被形成为足以透射至少50%的光。如图I和图2中所示，第二电极12形成在肖特基结层15上，并且以在一个方向上 带状延伸的形状来形成。第二电极由具有极佳导电率(比如银(Ag)、钼(Pt)、和类似物)的材料形成。第二电极12排列在面向着第一电极11的相反方向的表面上，第一电极11可被定义为底面电极，并且第二电极12可被定义为正面电极。提供多个第二电极12，并且布置这些第二电极使其彼此间有一定距离，并且将电连接这些第二电极12的汇流条17形成到这些第二电极12的每一个中。第二电极12和汇流条17可以由具有低阻抗和极佳导电性的材料(比如Cu、Ag、和类似物)形成。参考图3，描述了制造根据第一示例性实施方式的太阳能电池的方法。一种根据本示例性实施方式的太阳能电池101的制造方法包括准备PN半导体13 (SlOl);形成重新结合防止层14 (S102);形成肖特基结层15 (S103);以及，形成第二电极 12 (S104)。形成PN半导体层13 (S103)可包括对晶片掺杂，其用于通过掺杂晶片在P型半导体层131上形成N型半导体层132 ;以及，在晶片的底面上形成第一电极11。晶片可由通常应用于太阳能电池的晶体硅形成，并且因为晶片的制造方法对于本领域的技术人员而言是已熟知的，所以不再提供进一步的描述。晶片掺杂可包括掺杂第V组元素，比如磷(P)、砷(As)、和类似元素。在形成第一电极11时，通过沉积或涂覆金属(比如铝)形成在晶片的底面上。准备PN半导体层13(S101)可进一步包括控制N型半导体层132的费米能级。在形成了 N型半导体层132之后，N型半导体132的费米能级可使用气体比如氨(NH3)、氧气、以及类似物来增加。此外，为了控制费米能级，可应用与功能性分子比如钾(K)、钡(Br)、和类似物反应以及热处理的方法；使用与聚合物(PEI)材料的连接链的方法；或者，掺杂金属(比如铝和类似物)的方法。同时，在形成重新结合防止层14 (S102)时，使用比如沉积或类似方法的方法将材料比如氧化物(比如SiOx、SiNx、和类似物)形成到N型半导体层132上。在形成肖特基结层15 (S103)时，使用比如沉积、喷涂、涂覆、和类似方法的方法将肖特基结层15形成到重新结合防止层14上。肖特基结层15可由包括ΙΤ0、ΑΤ0、ΙΖ0、ΑΖ0、或类似物的材料形成。在形成第二电极12(S104)时，使用比如沉积、涂覆、和类似方法的方法将这些第二电极形成在肖特基结层15上。第二电极可由具有极佳导电性的材料(比如银(Ag)、钼(Pt)、和类似物)的材料形成。参考图4A和图4B，将描述根据第一示例性实施方式的太阳能电池101的动作。当光入射时，电子在接触P型半导体层131和N型半导体层132的第一耗尽区域Al中受到光的激发，并且受激电子移动至N型半导体层132，使得出现电压差。此外，因为第二耗尽区域A2形成在其中N型半导体层132与肖特基结层15彼此接触的区域内，自由电子由于入射光而产生在第二耗尽区域A2中，并且相应地产生电压差。当电子在N型半导体层132中积累时，它们由于隧道效应而穿过一长壁并移动至肖特基结层15，从而使得电子可被抽离至外部。根据本示例性实施方式，PN半导体层13变成一个太阳能电池，并且N型半导体层132变成另一个太阳能电池，并且能够提供与串联耦合两个太阳能电池相同的效果。此外，多路太阳能电池能够简单地通过在常规晶片形太阳能电池上形成肖特基结层15而简单形成，使得制造能够被简化，并且制造成本能够降低。本示例性实施方式的太阳能电池可通过形成单个肖特基结层15来提供与串联耦合太阳能电池相同的效果，并因此与形成多个PIN半导体层(如薄膜太阳能电池)相比能够有更多优势。图5是根据本发明的第二示例性实施方式的太阳能电池102的剖视图。参考图5，根据本示例性实施方式的太阳能电池102包括PN半导体层23 ;第一电极21，其被排列接 触PN半导体层23的第一表面；肖特基结层25，其与面向着PN半导体层23的第一表面的第二表面相对地排列；重新结合防止层24，其形成在肖特基结层25与PN半导体层23之间；以及，第二电极22，其被形成以接触肖特基结层25。除了 PN半导体层23和肖特基结层25的结构之外，根据本示例性实施方式的太阳能电池23与根据本发明的第一示例性实施方式的太阳能电池在结构上是相同的，并因此对相同结构的描述将被省略。PN半导体层23形成为晶片，并且包括P型半导体层231和N型半导体层232。因为PN半导体层23以晶体硅形成，则PN半导体层23能够通过将N型材料掺杂到具有P型特征的晶体硅中来形成。肖特基结层25以肖特基结的形式与P型半导体层232连接，并因此肖特基结层25以一种材料形成，该材料的溢出功小于P型半导体层232的材料的溢出功。相应地，耗尽区同样形成在肖特基结层25和P型半导体层232彼此接触的区域中。如所描述的，以PN结太阳能电池与肖特基结太阳能电池被串联耦合的结构来形成的太阳能电池能够根据本示例性实施方式提供。图6是根据本发明的第三示例性实施方式的太阳能电池103的剖视图，而图7是根据本发明的第三示例性实施方式的太阳能电池103的俯视图。参考图6和图7，根据本示例性实施方式的太阳能电池103包括PN半导体层33 ；第一电极31，其被形成与PN半导体层33的第一表面接触；重新结合防止层34，其被排列接触PN半导体层33的第二表面，被排列面向所述PN半导体层的第一表面；肖特基结层35，其形成在重新结合防止层34上；以及，欧姆金属层36，其形成在重新结合防止层34上。PN半导体层33包括P型半导体层331和形成在该P型半导体层331上的N型半导体层332，并且具有与第一示例性实施方式的PN半导体层相同的结构。重新结合防止层34以一种材料，比如氧化物(比如SiOx、SiNx、和类似物)形成。因为肖特基结层35和欧姆金属层36彼此间有一定距离地排列在重新结合防止层34上，由其溢出功大于N型半导体层332的材料的溢出功的材料所形成肖特基结层35以肖特基结的形式与N半导体层332连接，并且由其溢出功小于N型半导体层332的材料的溢出功的材料所形成的欧姆金属层36与N型半导体层332欧姆连接。肖特基结层35和欧姆金属层36彼此平行地排列在相同的平面上。第一正面电极321被排列在肖特基结层35上，并且第二正面电极322被排列在欧姆金属层36上。肖特基结层35、欧姆金属层36、第一正面电极321、第二正面电极322和重新结合防止层34各自具有薄得足以让入射到其中的光透射达到PN半导体层33的厚度。同时，第一电极31被形成以接触P型半导体层331，并因此第一电极31的底面由金属(比如铝和类似金属)形成。根据本示例性实施方式，当光入射时，电子在P型半导体层331和N型半导体层332彼此接触的耗尽区域中形成，并且还在N型半导体层332和肖特基结层35重叠的耗尽区域中生成。在肖特基结层35和N型半导体层332之间形成的电子通过P型半导体层331，并 随后移动至第一电极31或移动至第二正面电极322。在P型半导体层331和N型半导体层332之间生成的电子移动至第一电极31。根据本示例性实施方式，通过电子从第一正面电极321流动至第一电极31，肖特基结层35和N型半导体层332形成了第一单元电池，并且P型半导体层331和N型半导体层332形成了第二单元电池。此外，通过电子从第一正面电极321流动至第二正面电极322，肖特基结层35和N型半导体层332形成了第三单元电池。如所描述的，根据本示例性实施方式形成了三个太阳能电池。当第二正面电极322和第一电极31的底面通过第一接线371彼此电连接并且第一正面电极321和第一电极31通过第二接线372彼此电连接时，第一单元电池和第二单元电池串联连接，并且第三单元电池与被串联耦合的第一和第二接线并联耦合。图8是根据本发明的第四示例性实施方式的太阳能电池104的剖视图。参考图8，根据本示例性实施方式的太阳能电池104包括PN半导体层43 ;第一电极48，其被排列接触PN半导体层43的第一表面；肖特基结层46，其被形成与PN半导体层43的第二表面相对，所述PN半导体层的第二表面面向所述PN半导体层的第一表面的相反方向；重新结合防止层45，其形成在肖特基结层46和PN半导体层43之间；以及，第二电极47，其被形成以接触肖特基结层46。根据本示例性实施方式的太阳能电池104由形成在透光基底41上的薄膜太阳能电池形成。透光基底41可由玻璃或者由基于s聚合物的材料所形成。其中形成了纳米尺寸的凸起物的反射防止层可附接到透光基底41。反射防止层可以由SiOx、SiN、和类似物形成，并且其厚度可以是O. Inm至lOOnm。因为透光基底41被排列接触第一电极48，第一电极48被形成在透光基底41上。第一电极48由透明材料(比如IT0、IZ0、FT0、和类似物)形成。因为PN半导体层43以薄膜形状形成，PN半导体层43包括P型半导体层431 ；N型半导体层432 ;以及，本征(I)型半导体433，其形成在P型半导体层431和N型半导体层432之间。薄膜太阳能电池的这样一种PIN结的结构对于本领域的技术人员而言是熟知的，并因此不再提供进一步的描述。此处，I型半导体层433由本征半导体材料形成。PN半导体层可以由包括了 InGaP、CdSe, CdS、ZnSe, ZnS, ZnTe、或类似物的材料形成。
重新结合防止层45、肖特基结层46、以及第二电极47在PN半导体层43上顺序分层。因为重新结合防止层45、肖特基结层46、和第二电极47分别与第一示例性实施方式的太阳能电池中的重新结合防止层、肖特基结层、和第二电极相同，所以不再提供进一步份的描述。如所描述的，根据本示例性实施方式，肖特基结层46形成在薄膜太阳能电池上，使得多路类型的太阳能电池能够被简单地制造。图9是根据本发明的第五示例性实施方式的太阳能电池105的剖视图。根据本示例性实施方式的太阳能电池105包括PN半导体层53 ;第一肖特基结层551和第一欧姆金属层552,其被排列相对于PN半导体层53的第一表面；以及，第二肖特基结层541和第二欧姆金属层542，其被排列与面向PN半导体层53的第一表面的相反方向的
第二表面相对。第一肖特基结层551以肖特基结的形式与PN半导体层53的第一表面连接，并且第一欧姆金属层552与PN半导体层53的第一表面欧姆连接。第二肖特基结层541肖特基连接到第二表面，该第二表面面向PN半导体层53的第一表面的相反方向，并且第二欧姆金属层542与PN半导体层53的第二表面欧姆连接。此外，第一重新结合防止层57形成在PN半导体层53、第一肖特基结层551和第一欧姆金属层552之间，并且第二重新结合防止层56形成在PN半导体层53、第二肖特基结层541、和第二欧姆金属层542之间。此外,第一正面电极521形成在第一肖特基结层551上，并且，第二正面电极522形成在第一欧姆金属层552上。根据本示例性实施方式的太阳能电池51由形成在透光基底51上的薄膜太阳能电池所形成。透光基底51可被形成为玻璃的或基于聚合物的基底。第二肖特基结层541和第二欧姆金属层542形成在透光基底51上。第二肖特基结层541和第二欧姆金属层542彼此平行地排列在透光基底51上。因为PN半导体层53以薄膜形状形成，PN半导体层53包括P型半导体层531 ；N型半导体层532 ;以及，本征(I)型半导体533，其形成在P型半导体层531和N型半导体层532之间。重新结合防止层57形成在PN半导体层53上，并且第一肖特基结层551和第一欧姆金属层552彼此平行地排列在重新结合防止层57上。第二欧姆金属层542形成在相应于第一短键肖特基结层551的下部，并且第二肖特基结层541形成在相应于第一欧姆金属层552的下部。第一肖特基结层551由具有比N型半导体层532的溢出功更大的溢出功的材料形成，并且第二肖特基结层541由具有比P型半导体层531的溢出功更小的溢出功的材料形成。此外，第一欧姆金属层552由具有比N型半导体层532的溢出功更小的溢出功的材料形成，并且第二欧姆金属层542由具有比P型半导体层531的溢出功更大的溢出功的材料形成。根据本示例性实施方式，电子在第一肖特基结层551和N型半导体层532之间形成，并且在PN半导体层53、第二肖特基结层541和P型半导体层531之间形成。电子在第一肖特基结层551和N型半导体层532之间生成，并从排列在第一肖特基结层551以下的PN半导体层53移动至第二欧姆金属层542 ;并且，电子在第二肖特基结层541和P型半导体层531之间生成，并从排列在第二肖特基结层541以上的PN半导体53移动至第二肖特基结层541。因此，根据本示例性实施方式，第一肖特基结层551和N型半导体层532形成第一单元电池，排列在第一肖特基结层551以下的PN半导体53形成第二单元电池，第二肖特基结层541和P型半导体层531形成第三单元电池，并且排列在第二肖特基结层541以上的PN半导体53成为第四单 元电池。当第一正面电极521和第二正面电极522通过第一接线581彼此电连接，第二肖特基结层541和第二欧姆金属层542彼此连接，并因此彼此电连接，第一正面电极521和第二欧姆金属层542通过第二接线582与充电电池583电连接，第一单元电池与第二单元电池彼此串联耦合，第三单元电池和第四单元电池彼此串联耦合，并且这些串联耦合的电池组彼此并联耦合。图10是根据本发明的第五示例性实施方式的示例性变体的太阳能电池105’的剖视图。参考图10，根据本示例性实施方式的第二肖特基结层541和第二欧姆金属层542彼此间以一定距离排列。除了第二肖特基结层543和第二欧姆金属层545以及接线的配置之外，本示例性实施方式的太阳能电池与第五示例性实施方式的太阳能电池在结构上是相同的。第一正面电极521通过第一接线591与第二肖特基结层541电连接，并且，充电电池593通过第二接线592与第二正面电极522和第二欧姆金属层542电连接。相应地，根据本示例性实施方式，第一单元电池、第二单元电池、第三单元电池和第四单元电池串联耦合。图11是本发明的第六示例性实施方式的太阳能电池106的剖视图。参考图11，根据本示例性实施方式的太阳能电池106包括透光基底61 ;PN半导体层63,其形成在该透光基底61上；第一肖特基结层66,其与PN半导体层63的第一表面肖特基连接；第二肖特基结层68，其与PN半导体层66的第二表面肖特基连接；以及，电极67,其形成在第一肖特基结层66上。其中，PN半导体层63的第二表面面对着其第一表面的相反方向。根据本示例性实施方式的太阳能电池106由形成在透光基底61上的薄膜太阳能电池所形成。透光基底61可被形成为玻璃基底或基于聚合物的基底。因为PN半导体层63以薄膜形状形成，PN半导体层63包括P型半导体层631 ；N型半导体层632 ;以及，I型半导体层633，其形成在P型半导体层631和N型半导体层632之间。因为薄膜太阳能电池的PIN结的结构对于本领域的技术人员是熟知的，所以将不再提供进一步的描述。第一肖特基结层66排列在PN半导体层63上，并且与N型半导体层632肖特基连接。第一肖特基结层66由具有比N型半导体层632的溢出功更大的溢出功的材料形成。由绝缘材料形成的第一重新结合防止层65形成在第一肖特基结层66和N型半导体层632之间。第二肖特基结层68排列在透光基底61和PN半导体层63之间，并且与P型半导体层631肖特基连接。第二肖特基结层68由具有比P型半导体层631的溢出功更小的溢出功的材料形成。在这种情况下，第二肖特基结层68被排列接触透光基底61，并且由绝缘材料所形成的第二重新结合防止层64形成在第二肖特基结层68和P型半导体层631之间。为了透光性，第一肖特基结层66和第二肖特基结层68以Inm至20nm的厚度形成。因此，能够从入射到PN半导体层63两侧的光产生电力。当电极67和第二肖特基结层68与充电电池连接，第一肖特基结层66和N型半导体层632形成单个太阳能电池，PN半导体层63形成单个太阳能电池，并且P型半导体层631和第二肖特基结层68形成单个太阳能电池，从而使得这三个太阳能电池串联耦合。根据本示例性实施方式，其中三个太阳能电池串联耦合的结构能够通过在PN半导体层63的各个侧面中形成肖特基结层66和68来方便地制造。
图12是根据本发明的第七示例性实施方式的太阳能电池107的剖视图。参考图12，根据本示例性实施方式的太阳能电池107包括透光基底71 ;PN半导体层73，其形成在透光基底71上；第一肖特基结层76，其与PN半导体层73的第一表面肖特基连接；第二肖特基结层78，其与PN半导体层73的第二表面肖特基连接；以及，电极77，其形成在第一肖特基结层76上。此处，PN半导体层73的第二表面面向着其第一表面的相反方向。根据本示例性实施方式的太阳能电池107由形成在透光基底71上的薄膜太阳能电池所形成。透光基底71可以被形成为玻璃基底或基于聚合物的基底。因为PN半导体层73以薄膜形状形成，PN半导体层73包括N型半导体层731 ；P型半导体层732 ;以及，I型半导体层733，其形成在N型半导体层731和P型半导体层732之间。因为薄膜太阳能电池的PIN结的结构对于本领域的技术人员而言是熟知的，所以不再提供进一步的描述。第一肖特基结层76排列在PN半导体层73上，并且与P型半导体层732肖特基连接。第一肖特基结层76由具有比P型半导体层732的溢出功更小的溢出功的材料形成。由绝缘材料形成的第一重新结合防止层75排列在第一肖特基结层76和P型半导体层732之间。第二肖特基结层78排列在透光基底71和PN半导体层73之间，并且与N型半导体层731肖特基连接。第二肖特基结层78由具有比N型半导体层731的溢出功更大的溢出功的材料形成。在这种情况下，第二肖特基结层78被排列接触透光基底71，并且由绝缘材料形成的第二重新结合防止层74形成在第二肖特基结层78和N型半导体层731之间。为了透光性，第一肖特基结层76和第二肖特基结层78以Inm至20nm的厚度形成。因此，能够从入射到PN半导体层73两侧的光产生电力。当电极77和第二肖特基结层78与充电电池连接，第一肖特基结层76和N型半导体层731形成单个太阳能电池，PN半导体层73形成单个太阳能电池，并且P型半导体层732和第二肖特基结层78单个太阳能电池，从而使得这三个太阳能电池串联耦合。根据本示例性实施方式，其中这三个太阳能电池串联耦合的结构能够通过在PN半导体层73的两个侧面上形成肖特基结层76和78来方便地制造。虽然本发明已经结合目前被认为是实际的示例性实施方式进行了描述，但是要理解的是，本发明不限于所公开的实施方式，而正相反地，其旨在涵盖被包括在所附权利要求的精神和范围内的各种不同的修改 和等价布置。
权利要求
1.一种太阳能电池，包括 PN半导体层，其包括P型半导体层和N型半导体层； 第一电极，其与所述PN半导体层的第一表面欧姆连接； 肖特基结层，其与所述PN半导体层的第二表面肖特基连接，所述PN半导体层的第二表面面向所述PN半导体层的第一表面； 第二电极，其被形成接触所述肖特基结层；以及 重新结合防止层，其由绝缘材料形成，并且排列在所述肖特基结层和所述PN半导体层之间。
2.如权利要求I所述的太阳能电池，其中，所述重新结合防止层具有O.Inm至IOnm的厚度。
3.如权利要求I所述的太阳能电池，其中，所述N型半导体层被形成接触所述重新结合防止层。
4.如权利要求3所述的太阳能电池，其中，所述肖特基结层具有比所述N型半导体层的溢出功更大的溢出功。
5.如权利要求I所述的太阳能电池，其中，所述P型半导体层被排列接触所述重新结合防止层。
6.如权利要求5所述的太阳能电池，其中，所述肖特基结层具有比所述P型半导体层的溢出功更小的溢出功。
7.如权利要求I所述的太阳能电池，其中，所述肖特基结层由金属形成。
8.如权利要求I所述的太阳能电池，其中，所述肖特基结层由选自包括金属、ITO、ATO、IZOjP AZO的组的至少一种材料形成。
9.如权利要求I所述的太阳能电池，其中，所述PN半导体层由晶片形成。
10.如权利要求I所述的太阳能电池,其中,所述PN半导体层由有机材料形成。
11.如权利要求I所述的太阳能电池，其中，反射防止层附接到所述肖特基结层。
12.如权利要求11所述的太阳能电池，其中，所述反射防止层由SiOx或SiN形成。
13.如权利要求11所述的太阳能电池，其中，所述反射防止层具有O.Inm至IOOnm的厚度。
14.如权利要求I所述的太阳能电池，其中，透光基底被排列接触所述第一电极，并且所述PN半导体层包括P型半导体层、N型半导体层以及排列在所述P型半导体层和所述N型半导体层之间的本征(I)型半导体层。
15.—种太阳能电池,包括 PN半导体层，其包括P型半导体层和N型半导体层； 第一电极，其与所述PN半导体层的第一表面欧姆连接； 肖特基结层，其与所述PN半导体层的第二表面肖特基连接，所述PN半导体层的第二表面面向所述PN半导体层的第一表面的相反方向； 欧姆金属层，其与所述PN半导体层的第二表面欧姆连接，并且与所述肖特基结层平行排列； 第一正面电极，其形成在所述肖特基结层上； 第二正面电极，其形成在所述欧姆金属层上；第一接线，其电连接所述第二正面电极和所述第一电极；以及 第二接线，其电连接所述第一正面电极和所述第一电极。
16.—种太阳能电池,包括 PN半导体层，其包括P型半导体层和N型半导体层； 第一欧姆金属层，其与所述PN半导体层的第一表面欧姆连接； 第一肖特基结层，其与所述PN半导体层的第一表面肖特基连接； 第二欧姆金属层，其与所述PN半导体层的第二表面欧姆连接，所述PN半导体层的第二表面面向所述PN半导体层的第一表面的相反方向； 第二肖特基结层，其与所述PN半导体层的第二表面肖特基连接； 第一正面电极，其形成在所述第一肖特基结层上； 第二正面电极，其形成在所述第一欧姆金属层上； 第一接线，其电连接所述第一正面电极和所述第二正面电极；以及 第二接线，其电连接所述第一正面电极和所述第二欧姆金属层。
17.如权利要求16所述的太阳能电池，其中，所述肖特基结层被排列在垂直地对应于所述第二欧姆金属层的位置处，所述第一欧姆金属层被排列在垂直地对应于所述第二肖特基结层的位置处，并且所述第二肖特基结层和所述第二欧姆金属层被排列彼此接触。
18.一种太阳能电池，包括 PN半导体层，其包括P型半导体层和N型半导体层； 第一欧姆金属层，其与所述PN半导体层的第一表面欧姆连接； 第一肖特基结层，其与所述PN半导体层的第一表面肖特基连接； 第二欧姆金属层，其与所述PN半导体层的第二表面欧姆连接，所述第二表面面向所述PN半导体层的第一表面的相反方向； 第二肖特基结层，其与所述PN半导体层的所述第二表面肖特基连接； 第一正面电极，其形成在所述第一肖特基结层上； 第二表面电极，其形成在所述第一欧姆金属层上； 第一接线，其电连接所述第一正面电极和所述第二肖特基结层；以及 第二接线，其电连接所述第二正面电极和所述第二欧姆金属层。
19.如权利要求18所述的太阳能电池，其中，所述肖特基结层被排列在垂直地对应于所述第二欧姆金属层的位置处，所述第一欧姆金属层被排列在垂直地对应于所述第二肖特基结层的位置处，并且所述第二肖特基结层和所述第二欧姆金属层被排列使得彼此间有一定距离。
20.一种太阳能电池，包括 透光基底； PN半导体层，其形成在所述透光基底上，并且包括P型半导体层和N型半导体层； 第一肖特基结层，其与所述PN半导体层的第一表面肖特基连接； 第二肖特基结层，其与所述PN半导体层的第二表面肖特基连接，所述第二表面面向所述PN半导体层的第一表面的相反方向，并且所述第二肖特基结层排列在所述透光基底和所述PN半导体层之间； 电极，其形成在所述第一肖特基结层上；第一重新结合防止层，其由绝缘材料形成并且排列在所述第一肖特基结层和所述PN半导体层之间；以及 第二重新结合防止层，其由绝缘材料形成并且排列在所述第二肖特基结层和所述PN半导体层之间。
21.如权利要求20所述的太阳能电池，其中，所述第一肖特基结层由具有比所述N型半导体层的溢出功更大的溢出功的材料形成，并因此与所述N型半导体层肖特基连接，并且，所述第二肖特基结层由具有比所述P型半导体层的溢出功更小的溢出功的材料形成，并因此与所述P型半导体层肖特基连接。
22.如权利要求20所述的太阳能电池，其中，所述第一肖特基结层由具有比所述P型半导体层的溢出功更小的溢出功的材料形成，并因此与所述P型半导体层肖特基连接，并且，所述第二肖特基结层由具有比所述N型半导体层的溢出功更大的溢出功的材料形成，并因此与所述N型半导体层肖特基连接。
23.一种制造太阳能电池的方法，包括 准备PN半导体层，所述PN半导体层包括P型半导体层和N型半导体层； 在所述PN半导体层上形成绝缘的重新结合防止层； 形成肖特基结层，所述肖特基结层用于形成与所述PN半导体层的金属层肖特基连接；以及 在所述肖特基结层上形成具有导电性的正面电极。
24.如权利要求23所述的方法，其中，形成所述PN半导体层包括对晶片掺杂以形成N型半导体层；以及，在所述PN半导体层的底面中形成第一电极。
25.如权利要求23所述的方法，其中，准备所述PN半导体还包括控制费米能级以便增加所述N型半导体层的费米能级。
全文摘要
本发明涉及一种具有PN结和肖特基结的多路太阳能电池及其制造方法。根据本发明的示例性实施方式的太阳能电池包括PN半导体层，其包括P型半导体层和N型半导体层；第一电极，其与PN半导体层的第一表面欧姆连接；肖特基结层，其与PN半导体层的第二表面肖特基连接，所述PN半导体层的第二表面面对PN半导体层的第一表面；以及，第二电极，其被形成接触所述肖特基结层。
文档编号H01L31/042GK102844881SQ201180016255
公开日2012年12月26日 申请日期2011年2月15日 优先权日2010年4月6日
发明者金俊东, 韩昌洙 申请人:韩国机械研究院