Фотогальваническое устройство и способ изготовления такого устройства

Изобретение обеспечивает фотогальваническое устройство и способ изготовления такого устройства. Фотогальваническое устройство согласно изобретению включает в себя комбинацию полупроводниковых структур и защитный слой. Комбинация полупроводниковых структур имеет множество сторон и включает в себя p-n-переход, n-p-переход, p-i-n-переход, n-i-p-переход, тандемный переход или мульти-переход. В частности, защитный слой сформирован для покрытия сторон комбинации полупроводниковых структур. Благодаря этому защитный слой может эффективно подавлять эффект вызванной высоким потенциалом деградации фотогальванического устройства согласно изобретению, что повышает надежность фотогальванического устройства. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 13 ил., 1 табл.

 

Перекрестная ссылка на родственную заявку

Данная заявка на изобретение испрашивает приоритет по тайваньской заявке, номер 102107813, поданной 06 марта 2013, и тайваньской заявке, серийный номер 102147056, поданной 19 декабря 2013, которые включены в состав данного документа путем ссылки.

Уровень техники, к которому относится изобретение

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к фотогальваническому устройству и к способу изготовления такого устройства, в частности к фотогальваническому устройству, способному подавлять эффект вызванной высоким потенциалом деградации (PID), и к способу изготовления такого устройства.

Описание предшествующего уровня техники

В последнее время все большее число исследований показывают, что эффект PID (Вызванной высоким потенциалом деградации) может оказывать значительное негативное воздействие на надежность и рабочие характеристики фотогальванических устройств и слоистых модулей. Поэтому производители таких устройств посвятили себя разработке фотогальванических устройств и слоистых модулей, способных подавлять эффект PID. Еще в 2005 году Корпорация Sunpower обнаружила эффект PID, возникающий в фотогальванических устройствах на основе кремния n-типа.

Слоистые модули, изготовленные из устройств на основе кремния n-типа, используются в условиях горячей и влажной среды в течение длительного времени и работают под высоким напряжением (потенциалом), так что ток утечки протекает между стеклами и слоистыми материалами, и на поверхности фотогальванических устройств накапливается большое количество зарядов, что ухудшает пассивацию поверхности и изнашивает передний переход фотогальванических устройств. Упомянутые ток утечки, накопление зарядов и пассивация поверхности, а также износ переднего перехода приводят к существенному снижению рабочих характеристик фотогальванических устройств, например коэффициента заполнения (FF), плотности тока короткого замыкания (JSC), напряжения разомкнутой цепи (VOC) и т.д., в связи с чем характеристики слоистых модулей, изготовленных из фотогальванических устройств, оказываются ниже принятого стандарта. Рассмотренные выше явления снижения характеристик называют эффектами PID.

Что касается фотогальванических устройств на основе кремния, в некоторых предшествующих уровнях техники для достижения цели подавления эффекта PID регулируют показатель преломления противоотражающего слоя SiNx. Однако такой подход немного жертвует эффективностью противоотражающего слоя SiNx. То есть способность противоотражающего слоя SiNx передавать свет снижается. Иначе говоря, данный подход необязательно применим к другим типам фотогальванических устройств.

В некоторых работах отмечается, что эффекты PID в целом можно разделить на следующие три типа: эффект поверхностно активной области полупроводникового материала; явления деградации рабочих характеристик и утечки в полупроводниковых переходах; и электролитическая коррозия и миграция ионов металлов. В общем, эффект PID в основном начинается от края фотогальванического устройства. Таким образом, чтобы продлить полезный ресурс фотогальванического устройства, усилия специалистов в данной области направлены на подавление эффекта PID, происходящего в фотогальваническом устройстве, и в сделанном из него слоистом модуле, особенно эффекта PID, начинающегося со стороны фотогальванического устройства.

Сущность изобретения

Соответственно один объем изобретения обеспечивает фотогальваническое устройство, способное подавлять эффект PID, и способ изготовления такого устройства.

Фотогальваническое устройство в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения включает в себя комбинацию полупроводниковых структур и первый защитный слой. Комбинация полупроводниковых структур имеет множество боковых поверхностей и включает в себя p-n-переход, n-p-переход, p-i-n-переход, n-i-p-переход, тандемный переход, мульти-переход или другой тип перехода. В частности, первый защитный слой формируется для покрытия боковых поверхностей комбинации полупроводниковых структур. Таким образом, первый защитный слой способен подавлять эффект PID фотогальванического устройства изобретения.

Дополнительно фотогальваническое устройство изобретения также включает в себя второй защитный слой. Второй защитный слой формируется для покрытия первого защитного слоя.

Способ изготовления фотогальванического устройства в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, во-первых, заключается в приготовлении комбинации полупроводниковых структур, при этом комбинация полупроводниковых структур имеет множество краевых поверхностей и включает в себя p-n-переход, n-p-переход, p-i-n-переход, n-i-p-переход, тандемный переход, мульти-переход или другой тип перехода. Наконец, способ изобретения заключается в формировании первого защитного слоя для покрытия боковых поверхностей комбинации полупроводниковых структур.

В отличие от предшествующего уровня техники первый защитный слой, покрывающий боковые поверхности комбинации полупроводниковых структур, способен подавлять эффект PID фотогальванического устройства согласно изобретению.

Преимущество и сущность изобретения можно понять с помощью нижеследующего описания вместе с прилагаемыми чертежами.

Краткое описание прилагаемых чертежей

Фиг.1 - сечение фотогальванического устройства в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения.

Фиг.2 и 3 - сечения, с помощью которых показаны процедуры способа изготовления фотогальванического устройства в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения.

Фиг.4-7 - сечения, с помощью которых показаны процедуры изготовления фотогальванического устройства на основе кремния в первом примере способа изобретения.

Фиг.8 и 9 - сечения, с помощью которых показаны процедуры изготовления фотогальванического устройства на основе кремния во втором примере способа изобретения.

Фиг.10 и 11 - сечения, с помощью которых показаны процедуры изготовления фотогальванического устройства на основе кремния в третьем примере способа изобретения.

Фиг.12 и 13 - сечения, с помощью которых показаны процедуры изготовления фотогальванического устройства на основе кремния в четвертом примере способа изобретения.

Подробное описание изобретения

Со ссылкой на фиг.1 схематично показано фотогальваническое устройство 1 в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения.

Как показано на фиг.1, фотогальваническое устройство 1 согласно изобретению включает в себя комбинацию 10 полупроводниковых структур и первый защитный слой 12. Комбинация 10 полупроводниковых структур имеет множество боковых поверхностей 102 и включает в себя p-n-переход, n-p-переход, p-i-n-переход, n-i-p-переход, тандемный переход, мульти-переход или другой тип перехода. То есть фотогальваническое устройство 1 согласно изобретению может представлять собой фотогальваническое устройство из монокристаллического кремния, фотогальваническое устройство из кремния, подобного монокристаллическому, фотогальваническое устройство из многокристаллического или поликристаллического кремния, фотогальваническое устройство на основе GaAs, фотогальваническое устройство из аморфной тонкой кремниевой пленки, фотогальваническое устройство из микрокристаллической тонкой кремниевой (µ-Si) пленки, фотогальваническое устройство из CdS-тонкой пленки, фотогальваническое устройство из CdTe-тонкой пленки, фотогальваническое устройство из CuInSe2 (CIS)-тонкой пленки, фотогальваническое устройство из Cu(In,Ga)Se2 (CIGS)-тонкой пленки, фотогальваническое устройство из сенсибилизированной красителем тонкой пленки и т.д. На фиг.1 для комбинации 10 полупроводниковых структур в качестве типичного примера показан только переход 104.

В частности, первый защитный слой 12 формируется для покрытия множества боковых поверхностей 102 комбинации 10 полупроводниковых структур. Поэтому первый защитный слой 12 способен подавлять эффект PID фотогальванического устройства 1 согласно изобретению.

В одном варианте осуществления первый защитный слой 12 может формироваться из оксида алюминия, оксида титана, оксида циркония, оксида гафния или их смеси.

В одном варианте осуществления первый защитный слой 12 имеет толщину в диапазоне от 0,2 нм до 100 нм.

Кроме того, как показано на фиг.1, дополнительно фотогальваническое устройство 1 согласно изобретению также включает в себя второй защитный слой 14. Второй защитный слой 14 формируется для покрытия первого защитного слоя 12.

В одном варианте осуществления второй защитный слой 14 может формироваться из нитрида кремния, оксинитрида кремния или их смеси.

Со ссылкой на фиг.2 и 3, на данных чертежах с помощью сечений иллюстративно показаны процедуры способа изготовления фотогальванического устройства 1 в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, как показано на фиг.1.

Как показано на фиг.2, во-первых, способ изобретения заключается в приготовлении комбинации 10 полупроводниковых структур, при этом комбинация 10 полупроводниковых структур имеет множество боковых поверхностей 102 и включает в себя p-n-переход, n-p-переход, p-i-n-переход, n-i-p-переход, тандемный переход, мульти-переход или другой тип перехода. На фиг.2 для комбинации 10 полупроводниковых структур в качестве типичного примера показан только переход 104.

Наконец, как показано на фиг.3, способ изобретения заключается в формировании первого защитного слоя 12, чтобы покрыть множество боковых поверхностей 102 комбинации 10 полупроводниковых структур.

Дополнительно способ изобретения заключается в формировании второго защитного слоя 14, который покрывает первый защитный слой 12, чтобы завершить выполнение структуры фотогальванического устройства 1, как показано на фиг.1.

Ниже в данном документе подробно описаны структуры и изготовление некоторых примеров фотогальванических устройств на основе кремния, осуществленных в соответствии с фотогальваническим устройством 1 и его изготовлением согласно изобретению.

Со ссылкой на фиг.4-7, с помощью сечений данные чертежи схематично показывают структуру и изготовление фотогальванического устройства 1 на основе кремния в первом примере, осуществленном в соответствии с изобретением.

Как показано на фиг.4, во-первых, способ в первом примере изобретения заключается в приготовлении комбинации 10 полупроводниковых структур, при этом комбинация 10 полупроводниковых структур имеет множество боковых поверхностей 102, переднюю поверхность 106 и заднюю поверхность 108, противоположную передней поверхности 106. На фиг.4 в качестве типичного примера для комбинации 10 полупроводниковых структур показан только переход 104. Приготовленная комбинация 10 полупроводниковых структур включает в себя кремниевую подложку 101 первого типа проводимости. Кремниевая подложка 101 может быть подложкой из монокристаллического кремния, подложкой из кремния, подобного монокристаллическому, или подложкой из много-кристаллического или поликристаллического кремния и т.д. Толщина кремниевой подложки 101 может быть, но не ограничиваясь этим, в диапазоне от около 150 мкм до около 230 мкм.

Комбинация 10 полупроводниковых структур также включает в себя переход 104. Подходящие типы перехода 104 подробно описаны выше и не будут описываться в дальнейшем в данном документе.

Кроме того, как показано на фиг.4, способ изобретения дополнительно заключается в подвергании поверхности 106 обработке путем текстурирования. То есть передняя поверхность 106 является текстурированной поверхностью. Для формирования структур, таких как пирамидальные структуры на передней поверхности 106, текстурирование передней поверхности 106 может выполняться с помощью травления кислотой или щелочным раствором. Текстурированная передняя поверхность 106 служит в качестве поверхности, на которую падает свет, и может эффективно снижать степень отражения падающего света.

Типичные технологии текстурирования поверхности применяются для формирования V-образных канавок или пирамидальных структур, при этом шероховатость текстурированной поверхности имеет масштаб от микронного до менее сантиметрового. С увеличением эффективности фотоэлектрического преобразования фотогальванического устройства, в соответствии с требованиями была разработана технология увеличения шероховатости поверхности, на которую падает свет, фотогальванического устройства до нанометрового масштаба, при этом структура поверхности, на которую падает свет, фотогальванического устройства демонстрирует распределение наностержней, имеющих очень высокий показатель соотношения геометрических размеров (глубина ~ 1 мкм, ширина ~ 100 нм). Широкополосное сверхнизкое отражение (< 5%) может достигаться для случая, когда текстурированная поверхность, на которую падает свет, в нанометровом масштабе фотогальванического устройства выше диапазона длин волн от 300 нм до 1000 нм.

В первом примере способ изобретения имплантирует легирующие примеси в область под текстурированной передней поверхностью 106 в полупроводниковую область 103 второго типа проводимости, которая служит эмиттером фотогальванического устройства на основе кремния. В одном варианте осуществления легирующими примесями могут быть бор, фосфор, мышьяк и т.д. Имплантация упомянутых выше примесных добавок может выполняться путем термической диффузии в печи, трафаретной печати, нанесения покрытия центрифугированием, распылением и так далее, с последующим высокотемпературным отжигом для разгонки легирующих добавок в полупроводниковую подложку.

В одном варианте осуществления кремниевая подложка может быть p-типа, а полупроводниковая область 103 может быть n-типа. В другом варианте осуществления кремниевая подложка может быть n-типа, а полупроводниковая область 103 может быть p-типа.

Как показано на фиг.5, далее способ в первом примере изобретения заключается в формировании первого защитного слоя 12, чтобы покрыть множество боковых поверхностей 102 комбинации 10 полупроводниковых структур. Кроме того, способ в первом примере изобретения состоит в том, чтобы защитный слой 12 также продолжался до края передней поверхности 106, и чтобы первый защитный слой 12 продолжался до края задней поверхности 108.

В одном варианте осуществления расстояние покрытия первого защитного слоя 12, продолжающегося до края передней поверхности 106, находится, но не ограничиваясь этим, в диапазоне от около 0,1 мм до около 100 мм. Расстояние покрытия первого защитного слоя 12, продолжающегося до края задней поверхности 108, находится, но не ограничиваясь этим, в диапазоне от около 0,1 мм до около 100 мм. Диапазон толщин и состав первого защитного слоя 12 подробно описаны выше и не будут описываться в дальнейшем в данном документе.

В одном варианте осуществления формирование первого защитного слоя 12 может выполняться с помощью процесса плазмохимического осаждения из паровой фазы (PECVD), процесса химического осаждения из паровой фазы при атмосферном давлении (APCVD), процесса химического осаждения из паровой фазы металлоорганических соединений (MOCVD), процесса осаждения атомных слоев (ALD) или процесса физического осаждения из паровой фазы (PVD).

Кроме того, как показано на фиг.5, для защиты первого защитного слоя 12 от загрязнения металлическими элементами в электродах, изготавливаемых позже, способ в первом примере изобретения дополнительно заключается в формировании второго защитного слоя 14 для покрытия первого защитного слоя 12. Состав второго защитного слоя 14 подробно описан выше и не будет описываться в дальнейшем в данном документе.

Как показано на фиг.6, затем способ в первом примере изобретения заключается в формировании противоотражающего слоя 16 для покрытия передней поверхности 106 и первого защитного слоя 12 на краю передней поверхности 106. В одном варианте осуществления формирование противоотражающего слоя 16 может выполняться с помощью процесса химического осаждения из паровой фазы (CVD), процесса физического осаждения из паровой фазы (PVD) и т.д. В дополнение противоотражающий слой 16 может не только снизить скорость рекомбинации носителей на поверхности фотогальванического устройства 1 на основе кремния, но также повысить фототок фотогальванического устройства 1 на основе кремния и обеспечить эффекты защиты фотогальванического устройства 1 на основе кремния, например, от царапин, влаги и т.д.

Как показано на фиг.7, далее способ в первом примере изобретения заключается в формировании переднего электрода 17 на противоотражающем слое 16 на передней поверхности 106, при этом передний электрод 17 образует омический контакт с передней поверхностью 106. В одном варианте осуществления передний электрод 17 может изготавливаться путем спекания заранее определенной металлической пасты (например, серебряной пасты), которую сначала наносят на переднюю поверхность 106 с помощью местной трафаретной печати или покрытия. В процессе спекания стеклоприпой в металлической пасте проходит через противоотражающий слой 16 для осуществления контакта с кремнием передней поверхности 106 и дополнительно для обеспечения омического контакта между передним электродом 17 и передней поверхностью 106. В другом варианте осуществления изобретения способ в первом примере заключается в формировании канавки на противоотражающем слое 16, так что передняя поверхность 106 внутри канавок открыта, и затем в формировании в канавках переднего электрода 17, чтобы покрыть открытую переднюю поверхность 106.

Кроме того, как показано на фиг.7, далее способ в первом примере изобретения заключается в формировании по меньшей мере одной задней электрической шины 18 на задней поверхности 108.

Кроме того, как показано на фиг.7, в конечном итоге, чтобы завершить выполнение фотогальванического устройства 1 на основе кремния в первом примере, способ в первом примере изобретения заключается в формировании заднего электрода 19, чтобы покрыть заднюю поверхность 108, отличную от по меньшей мере одной задней электрической шины 18. В одном варианте осуществления, чтобы завершить выполнение переднего электрода 17, по меньшей мере одной задней электрической шины 18 и заднего электрода 19, можно с помощью местной трафаретной печати или покрытия нанести заранее определенную металлическую пасту на противоотражающий слой 16 и заднюю поверхность 108 и затем выполнить совместный обжиг в диапазоне температур от 570°C до 840°C. Фотогальваническое устройство 1 на основе кремния упаковывают в модуль. При использовании упакованного модуля, сделанного из фотогальванического устройства 1 на основе кремния, первый защитный слой 12, покрывающий множество боковых поверхностей 102 комбинации 10 полупроводниковых структур, может защищать от стекания зарядов, накопленных на упаковочных материалах (как правило, этилен - винилацетат (EVA) или стекло) в кремниевую подложку 101 первого типа проводимости вдоль поверхности первого защитного слоя 12. Таким образом, первый защитный слой 12 может эффективно подавлять эффект PID фотогальванического устройства 1 изобретения, особенно эффект PID, начинающийся с боковых поверхностей 102 фотогальванического устройства 1 на основе кремния.

Со ссылкой на фиг.8 и 9, на данных чертежах с помощью сечений схематично показана структура и изготовление фотогальванического устройства 1 на основе кремния во втором примере, осуществленном в соответствии с изобретением.

Способ во втором примере изобретения практически аналогичен способу в первом примере, и таким образом, в дальнейшем в данном документе описывается только различие между способом во втором примере и способом в первом примере. Как показано на фиг.8, способ во втором примере изобретения заключается в продолжении защитного слоя 12 также и до края задней поверхности 108 для покрытия передней поверхности 106.

Кроме того, как показано на фиг.8, способ во втором примере изобретения заключается в формировании противоотражающего слоя 16 для покрытия первого защитного слоя 12 на передней поверхности 106. Кроме того, как показано на фиг.8, способ во втором примере изобретения заключается в формировании второго защитного слоя 14 для покрытия первого защитного слоя 12.

Как показано на фиг.9, в конечном итоге, способ во втором примере изобретения заключается в формировании переднего электрода 17 на противоотражающем слое 16, при этом передний электрод образует омический контакт с передней поверхностью 106. Чтобы завершить выполнение фотогальванического устройства 1 на основе кремния во втором примере, способ во втором примере изобретения также заключается в формировании по меньшей мере одной задней электрической шины 18 на задней поверхности 108 и заключается в формировании заднего электрода 19, чтобы покрыть заднюю поверхность 108, отличную от по меньшей мере одной задней электрической шины 18. В одном варианте осуществления, чтобы обеспечить контакт переднего электрода 17 с кремнием передней поверхности 106 в процессе спекания, способ во втором примере изобретения может обеспечивать омический контакт между передним электродом 17 и передней поверхностью 106 через противоотражающий слой 16 с помощью стеклоприпоя в металлической пасте. В другом варианте осуществления изобретения способ во втором примере заключается в формировании канавки на противоотражающем слое 16 и первом защитном слое 12, так что передняя поверхность 106 внутри канавок открыта, и затем заключается в формировании переднего электрода 17 в канавках, чтобы покрыть открытую переднюю поверхность 106.

Со ссылкой на фиг.10 и 11, на данных чертежах схематично, с помощью сечений показаны структура и изготовление фотогальванического устройства 1 на основе кремния в третьем примере, осуществленном в соответствии с изобретением.

Способ в третьем примере изобретения, по существу, похож на способ в первом примере, и таким образом, в дальнейшем в данном документе только описывает различие между способом в третьем примере и способом в первом примере. Как показано на фиг.10, чтобы покрыть заднюю поверхность 108, способ в третьем примере изобретения заключается в продолжении первого защитного слоя 12 также до края передней поверхности 106.

Кроме того, как показано на фиг.10, чтобы покрыть переднюю поверхность 106 и первый защитный слой 12 на краю передней поверхности 106, способ в третьем примере изобретения заключается в формировании противоотражающего слоя 16. Также на фиг.10, в третьем примере изобретения показан способ, заключающийся в формировании второго защитного слоя 14 для покрытия первого защитного слоя 12.

Далее способ в третьем примере изобретения заключается в формировании по меньшей мере одной задней электрической шины 18 на первом защитном слое 12 на задней поверхности 108, при этом по меньшей мере одна задняя электрическая шина 18 образует омический контакт с задней поверхностью 108. Например, как показано на фиг.10, способ в третьем примере изобретения заключается в формировании по меньшей мере одной канавки 122 на первом защитном слое 12, покрывающем заднюю поверхность 108, при этом задняя поверхность 108 открыта внутри по меньшей мере одной канавки. Далее, как показано на фиг.11, чтобы покрыть открытую заднюю поверхность 108, способ в третьем примере изобретения заключается в формировании по меньшей мере одной задней электрической шины 18 в по меньшей мере одной канавке 122. Иначе, для обеспечения контакта с задней поверхностью 108 в процессе спекания без формирования канавки 122 способ в третьем примере изобретения может обеспечить омический контакт между по меньшей мере одной задней электрической шиной 18 и задней поверхностью 108 через первый защитный слой 12 с помощью стеклоприпоя в металлической пасте.

Как показано на фиг.11, в конечном итоге способ в третьем примере изобретения заключается в формировании переднего электрода 17 на противоотражающем слое 16, при этом передний электрод 17 образует омический контакт с передней поверхностью 106. Чтобы выполнить фотогальваническое устройство 1 на основе кремния в третьем примере, способ в третьем примере изобретения также заключается в формировании по меньшей мере одной задней электрической шины 18 и заднего электрода 19 для покрытия первого защитного слоя 12, покрывающего заднюю поверхность 108, отличную от по меньшей мере одной задней электрической шины 18. В одном варианте осуществления, чтобы обеспечить контакт переднего электрода 17 с кремнием передней поверхности 106 в процессе спекания, способ в третьем примере изобретения может обеспечивать омический контакт между передним электродом 17 и передней поверхностью 106 через противоотражающий слой 16 и первый защитный слой 12 с помощью стеклоприпоя в металлической пасте. В другом варианте осуществления изобретения, чтобы покрыть открытую переднюю поверхность 106, способ в третьем примере заключается в формировании канавки на противоотражающем слое 16 и первом защитном слое 12, так что передняя поверхность 106 внутри канавок открыта, и затем заключается в формировании в канавках переднего электрода 17.

Со ссылкой на фиг.12 и 13, на данных чертежах схематично, с помощью сечений показана структура и изготовление фотогальванического устройства 1 на основе кремния в четвертом примере, осуществленном в соответствии с изобретением.

Способ в четвертом примере изобретения, по существу, похож на способ в первом примере, и, таким образом, в дальнейшем в данном документе описывается только различие между способом в четвертом примере и способом в первом примере. Как показано на фиг.12, в способе в четвертом примере изобретения первый защитный слой 12 продолжается так, чтобы также покрыть переднюю поверхность 106 и покрыть заднюю поверхность 108.

Кроме того, как показано на фиг.12, способ в четвертом примере изобретения заключается в формировании противоотражающего слоя 16 для покрытия первого защитного слоя 12 на передней поверхности 106. Кроме того, как показано на фиг.12, способ в четвертом примере изобретения заключается в формировании второго защитного слоя 14 для покрытия первого защитного слоя 12.

Далее способ в четвертом примере изобретения заключается в формировании по меньшей мере одной задней электрической шины 18 на первом защитном слое 12, причем по меньшей мере одна задняя электрическая шина 18 образует омический контакт с задней поверхностью 108. Например, как показано на фиг.12, способ в четвертом примере изобретения заключается в формировании по меньшей мере одной канавки 122 на первом защитном слое 12, покрывающем заднюю поверхность 108, причем задняя поверхность 108 внутри по меньшей мере одной канавки 122 открыта. Далее, как показано на фиг.13, способ в четвертом примере изобретения заключается в формировании по меньшей мере одной задней электрической шины 18 внутри по меньшей мере одной канавки 122 для покрытия открытой задней поверхности 108. Иначе, для обеспечения контакта с задней поверхностью 108 в процессе спекания без формирования канавки 122 способ в четвертом примере изобретения может обеспечить омический контакт между по меньшей мере одной задней электрической шиной 18 и задней поверхностью 108 через первый защитный слой 12 с помощью стеклоприпоя в металлической пасте.

Как показано на фиг.13, в конечном итоге, чтобы выполнить фотогальваническое устройство 1 на основе кремния в четвертом примере способ в четвертом примере изобретения заключается в формировании переднего электрода 17 на противоотражающем слое 16, при этом передний электрод 17 образует омический контакт с передней поверхностью 106. Способ в четвертом примере изобретения также заключается в формировании по меньшей мере одной задней электрической шины 18 и заднего электрода 19 для покрытия первого защитного слоя 12, покрывающего заднюю поверхность 108, отличную от по меньшей мере одной задней электрической шины 18. В одном варианте осуществления изобретения способ в четвертом примере может обеспечить омический контакт между передним электродом 17 и передней поверхностью 106 через противоотражающий слой 16 и первый защитный слой 12 с помощью стеклоприпоя в металлической пасте. В другом варианте осуществления, чтобы обеспечить контакт переднего электрода 17 с кремнием передней поверхности 106 в процессе спекания, способ в четвертом примере изобретения заключается в формировании канавки на противоотражающем слое 16 и первом защитном слое 12, так что передняя поверхность 106 внутри канавок открыта, и затем заключается в формировании переднего электрода 17 в канавках, чтобы покрыть открытую переднюю поверхность 106.

В дальнейшем в данном документе описан результат теста PID некоторых фотогальванических устройств на основе кремния A-типа, некоторых фотогальванических устройств на основе кремния В-типа и некоторых фотогальванических устройств на основе кремния C-типа. Фотогальванические устройства на основе кремния A-типа изготовлены в соответствии со способом в третьем примере изобретения, их структуры показаны на фиг.11.

Чтобы решить задачу подавления эффекта PID, фотогальванические устройства на основе кремния В-типа изготовлены в соответствии с предшествующим уровнем техники путем регулирования показателя преломления противоотражающего слоя SiNx. Фотогальванические устройства на основе кремния С-типа являются типичными фотогальваническими устройствами на основе кремния без функции подавления эффекта PID. Тест PID таких фотогальванических устройств на основе кремния согласно изобретению проведен с помощью упакованных модулей, сделанных из них, и проведен в течение 96 ч при температуре 85°C и относительной влажности 85%.

В табл. 1 собраны начальные показатели фотоэлектрического преобразования, а также показатели фотоэлектрического преобразования, коэффициенты затухания и шунтирующие сопротивления (Rшунт) после проведения теста PID фотогальванического устройства на основе кремния А-типа, фотогальванического устройства на основе кремния типа В-типа и фотогальванического устройства на основе кремния С-типа. Шунтирующее сопротивление фотогальванического устройства на основе кремния зависит от величины тока утечки фотогальванического устройства на основе кремния, то есть большее шунтирующее сопротивление означает меньший ток утечки.

Таблица 1
Начальный показатель фотоэлектрического преобразования Показатели фотоэлектрического преобразования после теста PID Коэффициент затухания (%) Rshunt (Ω)
Фотогальванические приборы на кремниевой основе A-типа 17,70%±0,31% 17,48%±0,29% 1,24% 491,79
Фотогальванические приборы на кремниевой основе В-типа 17,46%±0,19% 16,98%±0,20% 2,72% 135,67
Фотогальванические приборы на кремниевой основе С-типа 17,05%±0,35% 12,82%±4,61% 25,00% 8,67

Данные, приведенные в табл. 1, доказывают, что все показатели фотоэлектрического преобразования фотогальванических устройств на основе кремния A-типа и В-типа выше, чем у фотогальванических устройств на основе кремния С-типа, и все фотогальванические устройства на основе кремния A-типа и В-типа способны эффективно подавлять эффекты PID. Фотогальванические устройства на основе кремния С-типа имеют значительно большие коэффициенты затухания и очень низкие шунтирующие сопротивления. В связи с тем, что фотогальванические устройства на основе кремния В-типа немного жертвуют эффективностью противоотражающего слоя, показатели фотоэлектрического преобразования фотогальванических устройств на основе кремния В-типа немного ниже, чем у фотогальванических устройств на основе кремния A-типа. Коэффициенты затухания фотогальванических устройств на основе кремния В-типа выше, чем у фотогальванических устройств на основе кремния A-типа. Шунтирующие сопротивления фотогальванических устройств на основе кремния В-типа, очевидно, ниже, чем у фотогальванических устройств на основе кремния A-типа. Очевидно, что эффективность подавления PID фотогальванического устройства согласно изобретению превосходит эффективность фотогальванического устройства предшествующего уровня техники. Более того, фотогальваническое устройство и способ изготовления такого фотогальванического устройства согласно изобретению может широко применяться для различных типов фотогальванических устройств.

Следует надеяться, что признаки и сущность изобретения хорошо описаны с помощью приведенных выше примера и объяснений. Специалисты в данной области техники должны с легкостью увидеть, что многочисленные модификации и изменения устройства могут быть выполнены при сохранении замысла изобретения. Соответственно, приведенное выше описание следует истолковывать как ограниченное только границами и пределами прилагаемой формулы изобретения.

1. Фотогальваническое устройство, содержащее:
комбинацию полупроводниковых структур, которая имеет множество боковых поверхностей и содержит переход, выбранный из группы, включающей в свой состав p-n-переход, n-p-переход, p-i-n-переход, n-i-p-переход, тандемный переход и мульти-переход; и
первый защитный слой, сформированный для покрытия боковых поверхностей комбинации полупроводниковых структур, причем первый защитный слой выполнен с возможностью подавлять эффект вызванной высоким потенциалом деградации фотогальванического устройства.

2. Фотогальваническое устройство по п.1, в котором первый защитный слой сформирован из компонента, выбранного из группы, включающей в свой состав оксид алюминия, оксид титана, оксид циркония, оксид гафния и их смесь.

3. Фотогальваническое устройство по п.2, дополнительно содержащее второй защитный слой, сформированный для покрытия первого защитного слоя, причем второй защитный слой сформирован из компонента, выбранного из группы, включающей в свой состав нитрид кремния, оксинитрид кремния и их смесь.

4. Фотогальваническое устройство по п.2, в котором комбинация полупроводниковых структур также имеет переднюю поверхность и заднюю поверхность, противоположную передней поверхности, причем передняя поверхность подвергнута обработке путем текстурирования, первый защитный слой также продолжается до первого края передней поверхности и до второго края задней поверхности, при этом упомянутое фотогальваническое устройство дополнительно содержит:
противоотражающий слой, сформированный на передней поверхности и покрывающий первый защитный слой на первом краю передней поверхности;
передний электрод, сформированный на противоотражающем слое и образующий омический контакт с передней поверхностью;
по меньшей мере одну заднюю электрическую шину, сформированную на задней поверхности; и
задний электрод, сформированный для покрытия задней поверхности, отличной от по меньшей мере одной задней электрической шины.

5. Фотогальваническое устройство по п.2, в котором комбинация полупроводниковых структур также имеет переднюю поверхность и заднюю поверхность, противоположную передней поверхности, причем передняя поверхность подвергнута обработке путем текстурирования, первый защитный слой также продолжается до края задней поверхности и покрывает переднюю поверхность, при этом упомянутое фотогальваническое устройство дополнительно содержит:
противоотражающий слой, сформированный для покрытия первого защитного слоя на передней поверхности;
передний электрод, сформированный на противоотражающем слое и образующий омический контакт с передней поверхностью;
по меньшей мере одну заднюю электрическую шину, сформированную на задней поверхности; и
задний электрод, сформированный для покрытия задней поверхности, отличной от по меньшей мере одной задней электрической шины.

6. Фотогальваническое устройство по п.2, в котором комбинация полупроводниковых структур имеет также переднюю поверхность и заднюю поверхность, противоположную передней поверхности, причем передняя поверхность подвергнута обработке путем текстурирования, первый защитный слой также продолжается до края передней поверхности для покрытия задней поверхности, при этом упомянутое фотогальваническое устройство дополнительно содержит:
противоотражающий слой, сформированный на передней поверхности и покрывающий первый защитный слой на краю передней поверхности;
передний электрод, сформированный на противоотражающем слое и образующий омический контакт с передней поверхностью;
по меньшей мере одну заднюю электрическую шину, сформированную на первом защитном слое на задней поверхности и образующую омический контакт с задней поверхностью; и
задний электрод, сформированный для покрытия первого защитного слоя на задней поверхности, отличной от по меньшей мере одной задней электрической шины.

7. Фотогальваническое устройство по п.2, в котором комбинация полупроводниковых структур также имеет переднюю поверхность и заднюю поверхность, противоположную передней поверхности, причем передняя поверхность подвергнута обработке путем текстурирования, первый защитный слой также продолжается так, чтобы покрывать переднюю поверхность и покрывать заднюю поверхность, при этом упомянутое фотогальваническое устройство дополнительно содержит:
противоотражающий слой, сформированный для покрытия первого защитного слоя на передней поверхности;
передний электрод, сформированный на противоотражающем слое и образующий омический контакт с передней поверхностью;
по меньшей мере одну заднюю электрическую шину, сформированную на первом защитном слое на задней поверхности и образующую омический контакт с задней поверхностью; и
задний электрод, сформированный для покрытия первого защитного слоя на задней поверхности, отличной от по меньшей мере одной задней электрической шины.

8. Способ изготовления фотогальванического устройства, содержащий этапы, на которых:
приготавливают комбинацию полупроводниковых структур, причем комбинация полупроводниковых структур имеет множество краевых поверхностей и содержит переход, выбранный из группы, включающей в свой состав p-n-переход, n-p-переход, p-i-n-переход, n-i-p-переход, тандемный переход и мульти-переход; и
формируют первый защитный слой для покрытия боковых поверхностей комбинации полупроводниковых структур, при этом первый защитный слой выполнен с возможностью подавлять эффект вызванной высоким потенциалом деградации фотогальванического устройства.

9. Способ по п.8, в котором первый защитный слой формируют из компонента, выбранного из группы, включающей в свой состав оксид алюминия, оксид титана, оксид циркония, оксид гафния и их смесь.

10. Способ по п.9, дополнительно содержащий этап, на котором формируют второй защитный слой для покрытия первого защитного слоя, при этом второй защитный слой формируют из компонента, выбранного из группы, включающей в свой состав нитрид кремния, оксинитрид кремния и их смесь.

11. Способ по п.9, в котором комбинация полупроводниковых структур также имеет переднюю поверхность и заднюю поверхность, противоположную передней поверхности, при этом упомянутый способ дополнительно содержит этапы, на которых:
подвергают переднюю поверхность обработке путем текстурирования;
продолжают первый защитный слой также до первого края передней поверхности и второго края задней поверхности;
формируют противоотражающий слой для покрытия передней поверхности и первого защитного слоя на первом краю передней поверхности;
формируют передний электрод на противоотражающем слое, причем передний электрод образует омический контакт с передней поверхностью;
формируют по меньшей мере одну заднюю электрическую шину на задней поверхности; и
формируют задний электрод для покрытия задней поверхности, отличной от по меньшей мере одной задней электрической шины.

12. Способ по п.9, в котором комбинация полупроводниковых структур также имеет переднюю поверхность и заднюю поверхность, противоположную передней поверхности, при этом упомянутый способ дополнительно содержит этапы, на которых:
подвергают переднюю поверхность обработке путем текстурирования;
продолжают первый защитный слой также до края задней поверхности для покрытия передней поверхности;
формируют противоотражающий слой для покрытия первого защитного слоя на передней поверхности;
формируют передний электрод на противоотражающем слое, причем передний электрод образует омический контакт с передней поверхностью;
формируют по меньшей мере одну заднюю электрическую шину на задней поверхности; и
формируют задний электрод для покрытия задней поверхности, отличной от по меньшей мере одной задней электрической шины.

13. Способ по п.9, в котором комбинация полупроводниковых структур также имеет переднюю поверхность и заднюю поверхность, противоположную передней поверхности, при этом упомянутый способ дополнительно содержит этапы, на которых:
подвергают переднюю поверхность обработке путем текстурирования;
продолжают первый защитный слой также до края передней поверхности и для покрытия задней поверхности;
формируют противоотражающий слой для покрытия передней поверхности и первого защитного слоя на краю передней поверхности;
формируют передний электрод на противоотражающем слое, причем передний электрод образует омический контакт с передней поверхностью;
формируют по меньшей мере одну заднюю электрическую шину на первом защитном слое на задней поверхности, при этом по меньшей мере одна задняя электрическая шина образует омический контакт с задней поверхностью; и
формируют задний электрод для покрытия первого защитного слоя, отличного от по меньшей мере одной задней электрической шины.

14. Способ по п.9, в котором комбинация полупроводниковых структур также имеет переднюю поверхность и заднюю поверхность, противоположную передней поверхности, при этом упомянутый способ дополнительно содержит этапы, на которых:
подвергают переднюю поверхность обработке путем текстурирования;
продолжают первый защитный слой, чтобы также покрыть переднюю поверхность и покрыть заднюю поверхность;
формируют противоотражающий слой для покрытия первого защитного слоя на передней поверхности;
формируют передний электрод на противоотражающем слое, причем передний электрод образует омический контакт с передней поверхностью;
формируют по меньшей мере одну заднюю электрическую шину на первом защитном слое на задней поверхности, при этом по меньшей мере одна задняя электрическая шина образует омический контакт с задней поверхностью; и
формируют задний электрод для покрытия первого защитного слоя на задней поверхности, отличной от по меньшей мере одной задней электрической шины.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области электрического оборудования, в частности к полупроводниковым приборам, а именно к способам получения трехкаскадных преобразователей.

Изобретение относится к области микроэлектроники, в частности к созданию тонкопленочных элементов матрицы неохлаждаемого типа в тепловых приемниках излучения (болометров) высокой чувствительности. Способ получения чувствительного элемента матрицы теплового приемника на основе оксида ванадия представляет собой нанесение металлической пленки ванадия и электродов методами магнетронного распыления и последующей лифт-офф литографии на диэлектрическую подложку.

Пленки твердых растворов замещения PbSnSe - востребованный материал полупроводниковой оптоэлектроники и лазерной техники среднего и дальнего инфракрасного диапазона.

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов. Способ изготовления pin-фотодиодов с охранным кольцом (ОК) на высокоомном р-кремнии включает термическое окисление исходной пластины р-кремния или эпитаксиальной структуры, содержащей слой высокоомного р-кремния, вскрытие «окон» в термическом окисном слое, загонку атомов фосфора в «окна» и их разгонку, совмещенную с окислением, для формирования планарных n+-р переходов рабочей области и области ОК, создание на обратной стороне пластины геттерирующего слоя и проведение геттерирования, стравливание геттерирующего слоя и подлегирование подконтактной области базы атомами бора для создания омического контакта р+-р типа, вскрытие в окисном слое контактных «окон» к рабочей области и охранному кольцу и зондовый контроль их темновых токов, отбор пластин, не соответствующих заданным значениям темнового тока, стравливание с них термического окисного слоя и нанесение на свободную поверхность кремния нового защитного слоя окиси кремния при температуре не выше 300°С, вскрытие контактных «окон» в нанесенном слое и повторный зондовый контроль темновых токов и при соответствии темнового тока заданным значениям - нанесение металлизации, формирование контактного рисунка и вжигание металла, а при несоответствии заданным значениям темнового тока - повторение операций до получения заданных значений темнового тока.
Изобретение относится к области изготовления фоточувствительных полупроводниковых приборов на основе GaAs, позволяющих преобразовывать мощное узкополосное излучение в электрическую энергию для энергоснабжения наземных и космических объектов.

Изобретение относится к полупроводниковой электронике, а именно к способу изготовления фотопроводящих радиационно стойких структур. Способ включает предварительное формирование монослоя жирной кислоты на поверхности раствора свинецсодержащей соли в воде в концентрации 1·10-3-5·10-3 моль/л для получения свинецсодержащего монослоя жирной кислоты по методу Ленгмюра-Блоджетт, перенос одного свинецсодержащего монослоя жирной кислоты на поверхность фоточувствительной пленки, термическую сенсибилизацию фоточувствительной пленки.

Предлагаемое изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, в частности, к способам изготовления планарных pin-фотодиодов большой площади на основе высокоомного кремния p-типа проводимости.
Изобретение относится к технологии изготовления кремниевых p-i-n фотодиодов (ФД), чувствительных к излучению с длинами волн 0,9-1,06 мкм. Они предназначены для использования в различной электронно-оптической аппаратуре, в которой требуется регистрация коротких импульсов лазерного излучения (10-40 нс).

Изобретение относится к технологии сборки гибридных матричных фотоприемных устройств методом перевернутого монтажа. Согласно изобретению способ гибридизации кристаллов БИС считывания и матрицы фоточувствительных элементов фотоприемных устройств включает сдавливание индиевых микроконтактов, расположенных на стыкуемых кристаллах, при этом микроконтакты выполняют в форме вытянутых прямоугольников с размерами сторон менее зазоров между микроконтактами, как по вертикали, так и по горизонтали, причем микроконтакты на кристаллах БИС и матрицы фоточувствительных элементов расположены под углом по отношению к друг другу.
Изобретение относится к технологии изготовления кремниевых p-i-n фотодиодов (ФД), чувствительных к излучению с длинами волн 0,9-1,06 мкм. Согласно изобретению в способе изготовления кремниевых p-i-n фотодиодов для снижения концентрации электрически активных центров, создаваемых загрязняющими примесями с низкими значениями коэффициентов диффузии, процесс термического окисления проводят при температуре не выше 950°C и последующие процессы диффузии (диффузия фосфора для создания n+-областей, геттерирование диффузионным n+-слоем, диффузия бора для создания p+-области) проводят при температурах, не превышающих указанную.

Изобретение относится к композиционным материалам, используемым в сверхлегких каркасах солнечных батарей и элементов конструкций космических аппаратов, и касается трехслойной панели.

Изобретение относится к области солнечной энергетики. Устройство для преобразования солнечной энергии содержит, по крайней мере, одну пару подложек, каждая из которых выполнена в виде полосы, при этом, по крайней мере, одна из полос выполнена профилированной с периодически повторяющимся профилем, образующим полости траншейного типа, и установлена с возможностью соединения своей лицевой поверхностью с тыльной поверхностью второй полосы, при этом полосы выполнены из материала, обеспечивающего возможность формирования их профилированными посредством изгибания, полоса, выполненная профилированной с периодически повторяющимся профилем, образующим полости траншейного типа, установлена с возможностью соединения своей лицевой поверхностью с тыльной поверхностью второй полосы и образования их профилями, по крайней мере, одного ряда траншей, а из полос одной пары - гибкого устройства для преобразования солнечной энергии, профили, по крайней мере, одного ряда траншей выполнены с возможностью образования части окружности, и/или части гиперболы, и/или части параболы, и/или траншеи с плоским, выпуклым или вогнутым дном и наклонными расширяющимися боковыми стенками, при этом все траншеи выполнены с направленными наружу перпендикулярными или наклонными относительно воображаемой плоскости, наложенной на края соответствующей траншеи первой полосы, бортами по контуру соответствующей траншеи, причем траншеи выполнены с нанесенным на их рабочую поверхность фотоприемным слоем, а борты траншей - с нанесенным на их поверхность фотоприемным слоем или отражающим покрытием.

Устройство относится к области электротехники. Техническим результатом является повышение прочности.

Изобретение относится к новым редокс парам для применения в сенсибилизированных красителем солнечных элементах СКСЭ. Редокс-пары образованы по общей формуле (производное бипиридина)nMe(Ion)m, где производное бипиридина есть: где R1, R2, R3 - любой заместитель из ряда метил, этил, пропил, бутил, пентил, гексил, Me - металл из ряда Cr, Mo, Nd, Ni, Pd, Pt, Ir, Co, Rh, Cu, W, Mn, Та, Fe, Ru, Ion - противоион - любой анион из ряда ClO4 -, Cl-, I-, BF4 -, PF6 -, CF3SO3 -, n, m - соответствуют валентности иона металла.

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным энергетическим модулям для получения электричества и тепла. Техническим результатом является повышение эффективности преобразования солнечной энергии, снижение удельных затрат на получение электроэнергии и тепла.

Фотогальваническое устройство, содержащее по меньшей мере один фотогальванический элемент (60), содержащий нанесенные на подложку (10) тонкие активные слои (15), при этом указанные активные слои не подвергают сегментированию, и по меньшей мере один статический преобразователь (50), связанный с каждым фотогальваническим элементом (60).

Изобретение относится к способам и устройствам для измерения углов в машиностроении, а также к приборам навигации космических аппаратов. Способ повышения разрешающей способности измерения угловых координат светящегося ориентира по величинам сигналов и порядковым номерам фоточувствительных элементов, расположенных симметрично с заданным угловым шагом относительно некоторой оси, заключается в увеличении скорости изменения сигнала по углу указанных фоточувствительных элементов.

В настоящем изобретении предложены оконные жалюзи для сбора солнечной энергии с регулируемым положением. В оконных жалюзи используются солнечный датчик и амперметр для определения зависимости между углом падения солнечного света и оптимальным расположением солнечного датчика.

Фотогальваническое устройство, содержащее: набор по меньшей мере из двух фотогальванических элементов (160, 260), промежуточный листовой материал (300), расположенный между каждым фотогальваническим элементом, при этом каждый фотогальванический элемент содержит: два токовых вывода (185, 185'), по меньшей мере один фотогальванический переход (150, 250), токосъемную шину (180, 180'), и соединительные полосы (190, 190'), которые проходят от токосъемной шины до токовых выводов, при этом все токовые выводы расположены с одной стороны.

Раскрыт модуль солнечной батареи, в котором расположены поочередным образом: первый солнечный элемент, содержащий подложку первого типа проводимости, имеющую светоприемную поверхность и несветоприемную поверхность и электроды взаимно противоположной полярности, соответственно сформированные на светоприемной и несветоприемной поверхностях, и второй солнечный элемент, содержащий подложку второго типа проводимости, имеющую светоприемную поверхность и несветоприемную поверхность и электроды взаимно противоположной полярности, соответственно сформированные на светоприемной и несветоприемной поверхностях, при этом солнечные элементы отрегулированы во время изготовления таким образом, что разность в плотности тока короткого замыкания между первым и вторым солнечными элементами составляет вплоть до 20%.

Изобретение относится к электротехнике альтернативных источников энергии, в частности к устройствам для генерирования электрической и тепловой энергии путем преобразования энергии светового излучения, и предназначено для использования в конструкциях солнечных панелей. Сущность изобретения состоит в следующем. Несущая сотовая панель солнечной батареи состоит из двух тонкостенных листов с прямыми продольными ребрами между ними, образующими соты, и содержит упрочняющие буртики по краям. Соединенные с помощью металлических шин фотоэлектрические преобразователи закреплены на одном из двух листов несущей сотовой панели, который является подложечным и содержит перфорацию, вскрывающую большую часть тыльной стороны фотоэлектрических преобразователей, для обеспечения прямого теплового контакта фотоэлектрических преобразователей с теплоносителем в этой части. Неперфорированная часть подложечного листа несущей сотовой панели перекрывает все промежутки как между отдельными фотоэлектрическими преобразователями, так и между фотоэлектрическими преобразователями и буртиками. Другой лист несущей сотовой панели защищен с внешней стороны теплоизоляционной подошвой. Со стороны фоточувствительной поверхности фотоэлектрических преобразователей расположена светопропускающая пластина, прикрепленная герметичным соединением к буртикам, причем между фотоэлектрическими преобразователями и светопропускающей пластиной создан газовый или вакуумный зазор. Изобретение обеспечивает повышение общего теплового и электрического КПД солнечной батареи. 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение обеспечивает фотогальваническое устройство и способ изготовления такого устройства. Фотогальваническое устройство согласно изобретению включает в себя комбинацию полупроводниковых структур и защитный слой. Комбинация полупроводниковых структур имеет множество сторон и включает в себя p-n-переход, n-p-переход, p-i-n-переход, n-i-p-переход, тандемный переход или мульти-переход. В частности, защитный слой сформирован для покрытия сторон комбинации полупроводниковых структур. Благодаря этому защитный слой может эффективно подавлять эффект вызванной высоким потенциалом деградации фотогальванического устройства согласно изобретению, что повышает надежность фотогальванического устройства. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 13 ил., 1 табл.

Наверх