一种新的太阳电池的pn结的制作方法
【专利摘要】本发明是太阳电池PN结制作【技术领域】中的、一种新的PN结的制作方法。本发明通过改变传统太阳电池PN结结构形式和电流引出环节，有效地解除了，传统太阳电池PN结制作原理，对太阳电池PN结制作的紧紧束缚。创造性地提出，用多模块组合的方法，来制作太阳电池PN结的概念。本发明的积极意义体现在：一是借用现有太阳电池PN结制作材料、工艺和技术，通过进一步充分发挥光敏材料的光电转换潜能，降低和减少光生载流子在PN结中的能量损耗，获得PN结光电转换效能显著提升的效果。二是既可利用现有材料和技术，也可通过研发，具有更能发挥新太阳电池PN结优势的、新材料新工艺和新技术，来获得更加令人期待的光电转换效果。
【专利说明】—种新的太阳电池的叩结
一、【技术领域】
[0001]本发明是太阳电池刚结(英文:？4扣化“。吣制作【技术领域】中的，一种新的太阳电池刚结的制作方法。
二、【背景技术】
[0002]目前，太阳电池结的光电转换原理已阐明，太阳电池结制作工艺技术也日趋成熟，实验室和市场应用型太阳电池刚结的光电转换效率，已达到较高水平气如仍然按照目前传统太阳电池结的制作原理和思路，要想让太阳电池结的光电转换效率，得到显著提升，是非常困难的为了打破僵局，改变现状，本发明大胆地从太阳电池刚结制作原理切入，创造性地应用多模块组合的方法，来制作太阳电池结。从而通过最大限度地发挥光敏材料的光电转换潜能，和降低光生载流子在太阳电池刚结内的能量损耗，来实现进一步显著提高太阳电池结光电转换效率的目的。
三、
【发明内容】
[0003]本发明解决的问题是:利用现有材料和太阳电池结制作技术，显著提高太阳电池刚结的光电转换效率。
[0004]在目前广泛使用的、传统的太阳电池光电转换原理中，一方面，由于一个光波粒子仅能产生一个光生载流子。而由高能光子，激发产生的高能光生载流子的富余能量，没能得到有效利用，光能损耗很大。而另一方面，在传统太阳电池结的结构和功能上，它还需要具备四个基本要素:1.一块刚结就是一个光电转换的最小单位；2.在一个光电转换的最小单位中，有一个内建电场:3.光生空穴和光生电子的数量,在每一个光电转换单位内实现平衡；4.同一光电转换单位内，光敏材料材质的本征具有同一性。即便有所差别，但在晶格常数、带隙宽度等与光电转换能量传递关系密切的物理常量上，都具有一定的连续性①。如见附图1所示。
[0005]目前，在以传统太阳电池刚结的光电转换原理为支撑的，太阳电池的光电转换效率，似乎已经迈入了一个平台期，使传统太阳电池刚结光电转换效率的提升，进入了一个很难获得较大突破的僵持阶段。让我们以硅材料太阳电池结为例，其光电转换效率的理论值，就只能在30%以内。若期望用硅材料太阳电池刚结，获得高于30%的光电转换效果，在理论上是难以实现的气
[0006]为了打破上述僵局，希望能够在充分利用现有材料和工艺技术的情况下，进一步显著提高太阳电池刚结的光电转换效率，本发明在认真研究传统太阳电池刚结结构、功能特点，和一些与光电转换，能量传递关系密切的因素之后，以改变传统太阳电池刚结的结构形式和电流引出环节为切入，有效地解除了，传统太阳电池刚结制作原理，对太阳电池结制作的紧紧束缚。创造性地提出，用多模块组合的方法，来制作太阳电池结的概念。从而，让我们从中看到了太阳电池刚结应用，和太阳能光电转换事业更加令人振奋的前景。
[0007]本发明的具体体现是:
[0008]1.从太阳电池刚结的结构形式上看:新太阳电池刚结，是由两种功能单一的？型和~型光敏功能模块组合形成。如附图2所示。其中:
[0009]？型光敏功能模块，是用？型光敏材料，制作成？型光敏功能模块的主体部分；在？型光敏功能模块主体部分的一端，生长一层或多层，仅为满足能够在？型光敏功能模块上，建立内建电场的^型光敏材料；再在^型光敏材料上，铺上一层透明导电层，然后在透明导电层上，接上只允许电子从~型光敏材中单向流出的二极管，由此形成一块独立的？型光敏功能模块。而在模块中，由？型光敏材料的一小部分4型光敏材料的全部4型光敏材料上的导电材料层、和二极管等，四个部分共同组成一个完整的、？型光敏功能模块的内建电场。如说明书附图2中“1”所示的部分。
[0010]^型光敏功能模块，是用~型光敏材料，制作成~型光敏功能模块的主体部分；在~型光敏功能模块主体部分的一端，生长一层或多层，仅为满足能够在~型光敏功能模块上，建立内建电场的？型光敏材料；再在？型光敏材料上，铺上一层透明导电材料层，然后在透明导电层上，接上只允许电子从外接电路中单向流入？型光敏材的二极管，由此形成一块独立的~型光敏功能模块。而在模块中，由~型光敏材料的一小部分、？型光敏材料的全部、？型光敏材料上的导电材料层、和二极管等，四个部分共同组成一个完整的、~型光敏功能模块的内建电场。如说明书附图2中“2”所示的部分。
[0011]2.从太阳电池刚结的工作原理上看:新太阳电池刚结的光电转换过程，是由两种功能单一的、但又能独立完成光电转换过程的、？型和~型光敏功能模块的组合，来共同完成实现的。如附图2所示。其中:
[0012]？型光敏功能模块负责完成光生空穴的功能任务0型光敏功能模块负责完成光生电子的功能任务。
[0013]而存在于？型光敏功能模块中的内建电场部分，一是负责将？型光敏功能模块中的光生少子电子，从模块中分离并抽取出来，通过接有负载的外接电路，回到？型光敏功能模块的、远离内建电场的另一端，从而完成光电转换过程的一次循环；二是负责将？型光敏功能模块中的光生多子空穴，从内建电场的近端，赶向远离内建电场的另一端，与被内建电场抽取出来、并通过接有负载的外接电路传输过来的光生少子电子复合，从而也让其参与光敏功能模块完成光电转换的过程。
[0014]而存在于~型光敏功能模块中的内建电场部分，一是负责将~型光敏功能模块中的光生少子空穴，从模块中分离并抽取出来，并与从接有负载的外接电路传输过来的、^型光敏功能模块中的光生多子电子复合，从而参与完成光电转换的过程；二是负责将~型光敏功能模块中的光生多子电子，从内建电场的近端，赶向远离内建电场的另一端，并通过接有负载的外接电路，传输至~型光敏功能模块的、内建电场光生少子空穴的输出端，与内建电场从~型光敏功能模块中分离并抽取出来的光生少子空穴复合，从而完成光电转换的全过程。
[0015]虽然，从光电转换原理的角度看，每一块光敏功能模块，都可以完成光电转换的能量传递过程。但是，由于本发明的光敏功能模块，都是以完成单一的、光生电子或光生空穴为目的的光敏功能模块。因此，若只是使用单一的一种光生电子或光生空穴的功能模块，所能获得的电能，只是单一光敏功能模块能够输出的、光生少子的那一部分。而占绝对多数的，光生多子所携带的能量却不能输出。但当将两种光敏功能模块组合起来使用时，得到的便是两种光敏功能模块，能够输出的全部光电转换能量。如附图2所示。
[0016]四、本发明功能模块在应用上的一些相关问题
[0017]1.模块需要以组合的形式应用。
[0018]由于本发明的模块，只具有？型或~型的光敏功能，因此，在使用时，需要将两种光敏功能模块相互配对组合起来，才能获得理想的光电转换效果。
[0019]2.？型或~型功能模块的采光要求。
[0020]①采光形式的要求。由于本发明概念制作的？型和~型功能模块，都是吸收同样光谱的功能模块。因此，在阳光采集的需求上，？、?两种模块，都需要直接接受光源照射。如附图3所示。
[0021]②两种功能模块，采光面积的比例设定。合理设定两种功能模块，采光面积的比例，是满足光敏模块实现光电转换功能最大化的必然要求。由于要在同等光照条件下，如组成同一？^结组合的？、~两种功能模块，一般都置放在同一块太阳能电池板的板面上。这时，既要满足？、~两种功能模块产生等量光生载流子、实现结组合内光生空穴和光生电子平衡的需要，又要满足？、~两种功能模块，都能最大限度地发挥光电转换效能的需要，最有效的方法，就是根据实验结果，合理设定每种定型生产的、结组合的、？、~两种光敏功能模块在太阳能电池板板面上，采集阳光的、面积的比例。
[0022]五、本发明的有益效果
[0023]1.本发明，通过改变传统太阳电池刚结的结构形式电流引出环节，有效地解除了，传统太阳电池结制作原理，对太阳电池结制作的紧紧束缚。从太阳电池结制作原理上，为人们开创一种全新的、既可提高太阳电池结光电转换效率，又可降低太阳电池结制作综合成本的、太阳电池结的制作方法。
[0024]2.本发明方法制作太阳电池刚结组合时，在？4两种光敏功能模块之间，灵活地使用二极管，来操控和提升两种光敏功能模块的电势差，为实现太阳电池结组合，开路状态高电压，短路状态大电流创造了便利条件。同时又可节省部分传统太阳电池刚结，在建立垒势高度时，所需要的能量消耗。非常有益于提高新太阳电池结的光电转换效率。如附图2所示。
[0025]3.用本发明方法制作的功能模块，在模块组合形式上具有很大的灵活性。这种灵活性，有利于进一步释放，多种光敏材料搭配制作太阳电池结的空间；有利于充分发挥各光敏材料的优势功能。如用具有突出光生空穴功能的材料，制作最能发挥优势的？型功能模块；用具有突出光生电子功能的材料，制作最能发挥优势的~型功能模块。然后将两者组合为一个太阳电池刚结组合，这将非常有益于提高太阳电池的光电转换效率。
[0026]4.新太阳电池结结构形式改变带来的有益效果:
[0027](1).结是太阳电池结构中，最精密、最核心、也是最难制作的部分，新太阳电池功能模块，是将传统太阳电池的这一部分，一分为二。从而降低了这一部分的制作难度，使制作新太阳电池功能模块的难度，显著地低于了制作传统太阳电池结的难度。
[0028](2).对用扩散制结法制作的传统太阳电池结而言，新太阳电池功能模块去除了这一环节，消除了这种结构因素，对太阳电池光电转换效率提高的拖累。
[0029](3).新太阳电池刚结结构形式，消除了传统太阳电池刚结制作时，要考虑兼顾发挥对应光敏材料功能需要的制约。为制作能够最大限度发挥光敏材料光电转换潜能的光敏模块，创造了条件。
[0030](4).合理设定两种光敏功能模块的采光面积比例，有利于实现光敏模块功能效率最大化。新太阳电池结组合，通过合理设定两种光敏功能模块在太阳能电池板板面上采光面积的比例，而不是降低或限制光敏模块的功能，来调节和平衡？、~两种光敏功能模块，产生光生载流子数量的方法，将有利于实现光敏模块功能效率的最大化。
[0031](5).用模块化的形式来制作太阳电池刚结，使太阳电池刚结的组合，具有很大的灵活性。这种灵活性，有利于进一步释放，多种光敏材料搭配制作太阳电池结组合的空间；有利于充分发挥各种光敏材料的优势功能。如用具有突出光生空穴功能的材料，制作最能发挥优势的？型功能模块；用具有突出光生电子功能的材料，制作最能发挥优势的~型功能模块。然后将两者组合为一个太阳电池结组合，这将有助于提高太阳电池的光电转换效率。
[0032](6).本发明方法制作的功能模块及模块组合形式，相对于传统太阳电池结，有更加显著的反偏压效应。由于发明方法制作的功能模块，在组合使用时，？、~两种功能模块都直面阳光，两种模块都能实现，模块中光生多子的流动方向、模块主体材料的磁力线走向、阳光入射的方向等，三向都是统一的。见附图3所示。因此，两种模块在短路状态下，相对于传统方法制作的结，都会有更加显著的反偏压效应。而反偏压效应越强，越有利于激发潜在光生载流子转变成为真正的光生载流子。因此，本发明方法制作的功能模块及模块组合形式，有利于让更多的、潜在的光生载流子，有更多的机会转变成为光生载流子。
[0033](7).提高了内建电场结构制作的可操控性，从而提高了人们对内建电场功能的可操控性。在制作新太阳电池光敏功能模块过程中，人们对影响模块内建电场功能的结构形式、光敏材料使用的数量和性能、二极管的功能，等三个内建电场的主要因素，都能予以操控。因此，人们便可通过，对光敏功能模块内建电场结构制作的操控，来实现对光敏功能模内建电场功能的操控。而内建电场的功能，是刚结光电转换功能中至关重要的功能之一，实现人为操控这一环节的功能，不但有益于提高本发明光敏功能模块，将太阳能转化为电能的效率，而且，也使人们将更加容易获得的环境热辐射能量，转化为电能变得更加现实。
[0034]5.新太阳电池刚结结构和功能，有利于施行新技术的有益效果:
[0035](1).本发明方法制作的光敏功能模块，由于简化和提高了模块制作中，掺杂浓度的可操控性，去除了用扩散制结方法，制作传统结制作时，容易在模块中出现光生载流子死区层的风险。因此，可以进一步提闻光敏材料的惨杂浓度，从而有益于进一步提闻光敏功能模块的光电转换效率。
[0036](2).本发明方法制作的光敏功能模块，在结构上，可以方便地实现，让光生载流子中，多子的流动方向；光敏模块中，光敏材料的磁力线走向；以及光波粒子入射方向。等三向合一。如附图3所示。特别是光生载流子中多子的流动方向，和光敏材料的磁力线走向合一，相对于传统太阳电池刚结，可以有效地降低光生载流子中，多子在光敏模块中流动时的能量损耗气因此，在同等条件下，用本发明方法制作的、功能模块内的光生多子，在模块内流动时的能量损耗会更低，动能会更大。
[0037](3).本发明方法制作的功能模块，由于？、~两种功能模块都直面阳光，两种模块中光生多子的流动方向、模块的磁力线走向、阳光入射方向等，三向都是统一的。见附图3所示。因此，两种模块在短路状态下，相对于传统方法制作的刚结，都会有更加显著的反偏压效应。而反偏压效应越强，越有利于激发载流子雪崩效应@。因此，本发明刚结的结构形式，有利于让更多的、潜在的光生载流子，有更多的机会转变成为光生载流子。
[0038](4).本发明方法制作的功能模块，可以方便地在光生载流子输出的末端，设计制作一层或多层，能够吸收、传递高能光生载流子富余能量的靶区层。
[0039]当光生多子有足够多的富余能量，没得到有效利用时，便可以在本发明功能模块主体材料层的末端，设计制作一层或多层，能够吸收传递高能光生载流子富余能量的靶区层。这样，一方面为携带有过剩跃迁能量的高能光生载流子，在穿越靶区层时，将它所携带的、从价带跃迁到导带时获得的、超过它从价带跃迁到导带所需要的、多余的能量，在靶区层传递给靶区层的、潜在的光生载流子提供了方便。而另一方面，这样的结构，也有益于将光波粒子的能量，在光电转换过程中，升华为，激发光敏材料从环境热辐射中吸取的能量，和光敏材料原子结构中，那些可以被激发出来的结构性能量的媒介能量，奠定了结构基础。从而让携带能量相对较高的、数量相对较少的光波粒子，激发需要激发能量相对较低，而数量相对较多的光生载流子，产生雪崩效应成为可能@。因此，我们有理由相信，本发明提出的，通过高能光子激发高能光生载流子，再由高能光生载流子激发，需要激发能量相对较低、但数量相对较多的光生载流子的机制，将有助于非常显著地提高，新太阳电池刚结的光电转换效率。
[0040]6.从新太阳电池刚结结构与原理的角度看:本发明太阳电池刚结，一是能够让光敏材料，最大限度地释放光电转换潜能；二是可以有效地降低，光生载流子在光敏模块中的能量损耗；三是有利于太阳电池结组合，实现开路状态高电压、短路状态大电流的光电转换效果。从而，为本发明太阳电池光电转换效率的显著提高，奠定了基础。而更让人期待的是，将这一优势进一步拓展，一方面通过提高光敏材料的掺杂浓度，降低光敏模块产生光生载流子的能量需求。另一方面，可以在光敏模块的光生载流子输出端，再生长一层或多层，能够吸收和传递，主体材料层产生的高能光生载流子所携带的、富余能量的靶区层。以便为被能量相对较高的、光波粒子激发的高能光生载流子，能够将它把从价带，跃迁到导带时所获得的、多余的能量，传递给在它流经路径上的潜在光生载流子，从而激发产生数量更多的、甚至是雪崩式的光电转换效应。在这一全新的光电转换机制中，人们获得的能量，将从单纯的阳光光能，升华为，部分、甚至主要来自于，光敏材料吸收的环境辐射能和光敏材料原子结构中，那些容易被激发出来的、原子的结构性的能量。而光敏模块直接接收的太阳光能，在引发接近、等于或大于，光敏材料吸收的光能的光电转换过程中，更多的是，发挥初始激发与推动这一过程的，媒介性能量的介导作用。
[0041]7.从太阳电池结制作的角度看，本发明的积极意义还体现在:一是借用现有太阳电池结制作材料、工艺和技术，只改变目前传统太阳电池结结构的形式，便可通过进一步充分发挥光敏材料的光电转换潜能，降低和减少光生载流子在刚结中的能量损耗，来获得结光电转换效能显著提升的效果。二是既可利用现有材料和技术，也可通过进一步研发，具有更能发挥新太阳电池结优势的、新材料新工艺和新技术，来获得更加令人期待的、从环境辐射中有效获取电能的效果，和让少数光波粒子，激发产生多数光生载流子效应的光电转换效果。因此，本发明，在为人们开启一条有效利用太阳能的崭新大道的同时，又从太阳电池结的结构上，为人们更大限度拓展太阳电池结的应用空间，奠定了很好的基础。若，当人们将这一技术，应用在把环境热辐射能量转化为电能上时，人们获取自然能量的形式，将变得更加随心所欲；而当人们能够将能量较高的光能，包括人工光能，升华为光电转换过程中的媒介能量，激发出光敏材料原子结构的结构性能量时，人们又将开创一条，更方便、更廉价获取清洁能源的，崭新的途径。
六、【专利附图】
【附图说明】
[0042]本发明说明书共附图3幅，其中:
[0043]附图1为《传统太阳电池结结构原理示意图》
[0044]图中:1.示？型光敏功能区
[0045]2.示X型光敏功能区
[0046]3.示负载
[0047]4.示内建电场功能区
[0048]5.示内建电场？型功能模块部分
[0049]6.示内建电场~型功能模块部分
[0050]附图2为《新太阳电池结组合结构原理示意图》
[0051]图中:1.示新太阳电池刚结组合中，？型光敏功区
[0052]2.示新太阳电池结组合中，^型光敏功能区
[0053]3.示内建电场功能区
[0054]4.示？型光敏功能模块中，？型光敏材料结构区
[0055]5.示？型光敏功能模块中，^型光敏材料结构区
[0056]6.示？型光敏功能模块中，二极管结构区
[0057]7.示？型光敏功能模块中，内建电场功能区
[0058]8.示？型光敏功能模块内建电场功能区中，？型光敏材料结构区
[0059]9.示？型光敏功能模块内建电场功能区中，~型光敏材料结构区
[0060]10.示？型光敏功能模块内建电场功能区中，二极管结构区
[0061]11.示~型光敏功能模块中，二极管结构区
[0062]12.示~型光敏功能模块中，？型光敏材料结构区
[0063]13.示~型光敏功能模块中，~型光敏材料结构区
[0064]14.示~型光敏功能模块中，内建电场功能区
[0065]15.示~型光敏功能模块内建电场功能区中，二极管结构区
[0066]16.示~型光敏功能模块内建电场功能区中，？型光敏材料结构区
[0067]17.示~型光敏功能模块内建电场功能区中，~型光敏材料结构区
[0068]18.示？型光敏功能模块中的二极管
[0069]19.示~型光敏功能模块中的二极管
[0070]20.示负载
[0071]附图3，为《扩展型新太阳电池刚结结构原理示意图》
[0072]图中:1.示新太阳电池结组合中的？型光敏功能模块
[0073]2.示？型光敏功能模块中内建电场部分
[0074]3.示？型光敏功能模块二极管部分
[0075]4.示？型光敏功能模块中~型材料部分
[0076]5.示？型光敏功能模块内建电场中，？型光敏材料部分
[0077]6.示？型光敏功能模块中，？型光敏材料的主体部分
[0078]7.示？型光敏功能模块中，？型靶区或拟靶区材料层
[0079]8.示？型光敏功能模块的二极管
[0080]9.示？型光敏功能模块中的阳光入射方向
[0081]10.示？型光敏功能模块中，光敏材料的磁力线走向
[0082]11.示？型光敏功能模块中，光生多子的流动方向
[0083]12.示新太阳电池结组合中的~型光敏功能模块
[0084]13.示~型光敏功能模块中内建电场部分
[0085]14.示~型光敏功能模块二极管部分
[0086]15.示~型光敏功能模块中？型材料部分
[0087]16.示~型光敏功能模块内建电场中，?型光敏材料部分
[0088]17.示~型光敏功能模块中，~型光敏材料的主体部分
[0089]18.示~型光敏功能模块中，^型靶区或拟靶区材料层
[0090]19.示~型光敏功能模块的二极管
[0091]20.示~型光敏功能模块中的阳光入射方向
[0092]21.示~型光敏功能模块中，光敏材料的磁力线走向
[0093]22.示~型光敏功能模块中，光生多子的流动方向
[0094]23.示负载
七、【具体实施方式】
[0095]从结生产制造的角度看，一是目前传统太阳电池结生产制造技术已经相当成熟，很多技术已应用于太阳电池刚结的规模化生产中气二是制作本发明所述的，太阳电池结组合的？型或~型光敏功能模块，与制作传统太阳电池结所使用的材料、工艺技术等，都是相同的。只是制作本发明的？型或~型光敏功能模块时，完全或主要是以？型或~型光敏材料为主，制作出来的模块，是以完成光生空穴或光生电子任务为目的的。而制作传统太阳电池刚结则不同，因为传统太阳电池的刚结，兼备了光生空穴和光生电子的功能任务，且同时还要考虑，光生空穴和光生电子在模块内实现平衡，和空穴能量在？、~两部分模块中传递等因素。因此，制作本发明所述的光敏功能模块的制约因素，比制作传统太阳电池结的制约因素，要相对要少一些，工艺技术难度也因此要低一些。故本章就对如何具体地实现，本发明提出的功能模块的制作，也就陈述得比较简略。
[0096]下面，仅以一种成品硅质薄片为基片，来制作本发明太阳电池刚结为例，对本发明方法作一简略说明。
[0097]例:以成品硅薄片为材料，制作新太阳电池功能模块的结组合。
[0098]本例在模块类型选择、模块组合形式、模块采光要求、模块组合连接线路设计等方面，如附图3所示。
[0099]本例功能模块制作，与目前传统的硅薄片太阳电池结制作很近似，都是以目前已经能够实现量产的？型和~型硅薄片为基板，其中:
[0100]？型功能模块制作:是以掺杂浓度为1018八！113的硼(8)的、经磁化处理后的商品娃薄片为基板，在基板的向光面，用化学气相沉积法06？0811:10^，简称^0)，生长一层较薄的、只为满足建立内建电场功能中、能够实现分离光生空穴-电子对功能的、掺杂浓度为的磷(巧的4型硅光敏材料层。也可再在这一层上，再生长一层能够发挥~型背电场作用的~型光敏材料层。(注:本例只考虑生长一层之后，再在？型光敏材料薄片的背光面，同样用￠^0生长一层掺杂浓度为1019八！113的？型硅的拟靶区层。如附图3所示。
[0101]?型功能模块制作:则是以掺杂浓度为川18/“的磷⑵的商品硅薄片为基板，在基板的向光面，同样用生长一层仅为满足建立内建电场功能中、能够实现分离光生空穴-电子对功能的、掺杂浓度为1018八1113的硼(8)的、？型硅光敏材料层。也同样是在~型硅薄片基板的背光面，用￠^0再生长一层掺杂浓度为1019八！113的?型硅的拟靶区层。如附图3所示。
[0102]其具体制作步骤是:
[0103]1.光敏材料选取
[0104]本例拟选已备制好的、掺杂浓度为1018八1113、厚度为200 ^ III的、磁化后的？型和?
型商品硅薄片。
[0105]2.设计光电转换率? 30%。
[0106]本例的光电转换率，之所以能够大于30%，是相对于施钰川著《太阳能原理与技术》一书表4.6”中所述的，以硅为光敏材料的、太阳电池的各种能量损失机制，有下述几方面优势:一是实现了光生载流子流动方向，光敏材料的磁力线走向、阳光入射方向等三向合一 ；二是提高了光敏材料的掺杂浓度；三是设计了，便于吸收高能光生载流子富余能量的高掺杂拟靶层区；四是消除了传统硅太阳电池扩散制结法，形成的？型和~型光敏材料混合存在的，影响结光电转换效率提升的负面因素；五是借助于？型与~型功能模块连接中，二极管的单向电子通道功能，来成就？型和~型功能模块之间的势垒高度，而省去了部分传统刚结中，依靠光生载流子来建立势垒高度的能量损耗；六是采用上下两面，特别是顶面透明导电材料全覆盖技术，降低了光生载流子在模块表面的无效复合等积极因素。故本例能显著降低上述“表4.6”中所列的:2.短波损失。一个1^?恥光子激发出光生载流子以后，多余的43%的能量，不能被利用的损失；？.光生空穴-电子对在各区的复合。在前表面和背表面复合，其它均靠复合中心复合的能量损失16% ；6?光生载流子被刚结分离时，以结区损失和产生以势垒高度为主的35%的能量损失，包括产生声子、微等离子、结电流及少子复合的各种能量损失等。三项至关重要的能量损失机制中，相当一部分能量损失。并有可能将原本损失能量的消极因素，转化为提高电池光电转换率的积极因素。因此，本例的光电转换效率能够大于30 %。
[0107]3.光敏模块制作的工艺流程
[0108]由于？型和~型功能模块的制作流程和方法都一样，只是使用不同的光敏材料，制作出来的模块的功能就不一样而已。故下面仅以？型功能模块制作流程作一简述。
[0109]①以备制好的？型硅薄片为基板，用”0生长一层，厚度为1011111，掺杂浓度107(31113的，^型硅光敏材料，使~型硅与？型硅薄片结合，在光照条件下能够形成结的内建电场。
[0110]②制作抗反射层兼顶电极层。在生长的~型层上，用喷涂法制作一层厚度为30=0的铝合氧化锌(2=0:^1)层，让2沾:八1层发挥顶电极和抗发射层的作用。如该层导电性不足，可以在这层上再稀疏布上少许的银质电极栅线。
[0111]③用胶片和顶玻璃作封顶处理。
[0112]④生长拟靶区层。将封顶处理后的模板反转过来，把？型硅薄片的底面用化学气相沉积法生长一层厚度为3011111的、掺杂浓度为1019八1113的？型硅光敏材料层。
[0113]⑤制作背电极兼反射层。在制作的拟靶区层上，喷涂银铝混合01 电极兼反射层，烘干、烧结。
[0114]⑥封底
[0115]⑦检测
[0116]⑧包装备用
[0117]⑨组合，将预制好的？型和~型功能模块，按设定的采光面积比例要求，依照附图3的形式进行组合，形成结。
[0118]八、说明书参考文献
[0119]①戴宝通、郑晃忠《太阳能电池技术手册》北京:人民邮电出版社，2012
[0120]②施钰川《太阳能原理与技术》西安:西安交通大学出版社，2009
[0121]③刘恩科、朱秉升、《半导体物理学》北京:电子工业出版社，2011
[0122]④李迺伯《物理学》北京:高等教育出版社，1993
【权利要求】
1.功能专一，光生多子为空穴的P型光敏功能模块的制作方法；其特征是用P型光敏材料，制作成P型光敏功能模块的主体部分，在P型光敏功能模块主体部分的一端，生长一层或多层，仅为满足能够在P型光敏功能模块上，建立内建电场的N型光敏材料，再在N型光敏材料上，铺上一层透明导电层上，接上只允许电子从N型光敏材料中单向流出的二极管，由此形成一块独立的P型光敏功能模块。而在模块中，有P型光敏材料的一部分、N型光敏材料的全部、N型光敏材料上的导电材料层和二极管等，四个部分共同组成一个完整的、P型光敏功能模块的内建电场，如说明书附图2中“I”所示的部分。
2.功能专一，光生多子为电子的N型光敏功能模块的制作方法；其特征是用N型光敏材料，制作成N型光敏功能模块的主体部分，在N型光敏功能模块主体部分的一端，生长一层或多层，仅为满足能够在N型光敏功能模块上，建立内建电场的P型光敏材料；再在P型光敏材料上，铺上一层透明导电材料层，然后在透明导电层上，接上只允许电子从外接电路中单向流入P型光敏材料的二极管，由此形成一块独立的N型光敏功能模块；而在模块中，由N型光敏材料的一部分、P型光敏材料的全部、P型光敏材料商的导电材料层和二极管等，四个部分共同组成一个完整的、N型光敏功能模块的内建电场，如说明书附图2中“2”所示的部分。
3.功能专一，光生多子为空穴和光生多子为电子的、两种功能模块组合应用的方法；即用本发明权利要求第I项和第2项的方法，制作的光生多子为空穴，和光生多子为电子的两种功能模块，组合在一起来实现光电转换能量传输过程的方法，如说明书附图2所示；其特征是用接有负载电路的一端，与本发明权利要求第I项方法制作的、光生多子为空穴的、P型光敏功能模块的、光生多子一端和用本发明权利要求第2项方法制作的、光生多子为电子的、N型光敏功能模块的、光生少子一端，即N型光敏功能模块的内建电场端相连接；而将有负载电路的另一端，与本发明要求第2项方法制作的、光生多子为电子的、N型光敏材料模块的、光生多子一端和本实用新型权利要求第I项方法制作的、光生多子为空穴的、P型光敏功能模块的、光生少子一端，即P型光敏功能模块的内建电场端相连接，从而实现的光电转换与电能输出的方法，如说明书附图2所示。
【文档编号】H01L31/02GK104409522SQ201410738312
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年12月8日 优先权日:2014年12月8日
【发明者】王运怀 申请人:王运怀