[发明专利]类钻碳电子装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明提供一种类钻碳材料，以及制造与使用类钻碳材料的装置和方法。因此，本发明涉及物理、化学、电子与材料科学领域。

背景技术

太阳能科技在过去数十年间已有长足进展，因此对于作为许多应用上的可能电力来源提供了显著的贡献。尽管材料与制造方法已有明显改进，太阳能电池的效率仍低于理论效率，现有太阳能电池仅具有约26％的最大效率。许多不同的方法已被用来增进效率并已获得部分成果。例如，先前技术已利用光捕捉结构以及埋入式电极来使导电金属网格(conductive metal grid)所覆盖的表面积最大化。其他方法则利用后侧接触结构而使电洞-电子对的重新结合发生于电池的后侧。

然而，上述及其它方法仍存在有一些问题，如效率普通、制造复杂度、材料成本、可靠度和辐射劣化等。因此，可由能量来源吸收相对少量能源而达到高电流输出，并且适用于实际应用的材料，该类材料仍为现今研究发展所极欲追求。

发明内容

因此，鉴于现有技术存在的弊端，本发明开发了一种可提高电子装置(如太阳能电池、热电转换装置及其它电子装置)的性能的材料以及由该材料构成的装置及其制造方法。

本发明的目的在于提供一种可提高电子装置(如太阳能电池、热电转换装置及其它电子装置)的性能的材料、该材料组成的装置以及制造方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种钻碳电子装置，其包含：

一导电类钻碳阳极；

一邻接于该类钻碳阳极的非晶形电荷载子分隔层；以及

一邻接于该电荷载子分隔层且相对于该类钻碳阳极的阴极。

上述的类钻碳电子装置中，所述的导电类钻碳材料为具有30至90原子百分比的sp3键结碳含量、0至30原子百分比的氢含量以及10至70原子百分比的sp2键结碳含量的材料。其中，优选该sp2键结碳的含量为足以提供该导电类钻碳的材料大于约0.7的可见光透射率(transmissivity)。

上述类钻碳电子装置为一种可提高电子装置(如太阳能电池、热电转换装置及其它电子装置)的性能的材料构成的装置，达到了提升效率、降低了制造的复杂度、节省了材料成本、提高了可靠度等效果。

本发明所述的类钻碳电子装置，可预想到许多不同材料可用以作为非晶形电荷分隔层。例如其中一实施例中，该非晶形电荷载子分隔层可包括非晶形半导体层。尽管任何非晶形半导体材料皆可能使用，特定的实施例包括硅、砷化镓(gallium arsenid)、磷化铟镓(gallium indium phosphide)、氮化铟镓(gallium indium nitrid)、硒化铟铜(copper indium diselenide)、碲化镉(cadmiumtelluride)及其复合或组成物。该非晶形电荷载子分隔层的一特定实施例为非晶形硅。此外，在某些实施例中，该非晶形电荷载子分隔层包括掺杂物。该非限定的掺杂物可包括磷、砷、铋、锑、硼、铝、镓、铟、铊及其上述掺杂物的组成物。

在本发明的优选实施例中，所述的类钻碳电子装置中，该非晶形电荷载子分隔层更优选为p-n或p-i-n接面；该类钻碳电子装置优选为太阳能电池。

在本发明的另一优选实施例中，所述的类钻碳电子装置中，该非晶形电荷载子分隔层优选进一步包含多个p-n或p-i-n接面以形成多接面太阳能电池；该非晶形电荷载子分隔层还优选包含具有成分变化的含碳和硅材料。

其中电荷载子分隔层实质上为平面化，即，其实质上可使本发明的装置平面化。

本发明还提供了一种类钻碳电子装置的制造方法，该方法包含：

形成一阴极于非晶形电荷载子分隔层上；以及

耦合一导电类钻碳阳极于该非晶形电荷载子分隔层上且相对于该阴极。

上述制造方法中，该导电类钻碳阳极的耦合优选进一步包括形成该导电类钻碳阳极于该电荷载子分隔层上且相对于该阴极。

上述制造方法或是其可先分离地形成于该分隔层之上并随后结合于该分隔层。

此外，在其中一实施例中，该阴极可为一导电类钻碳阴极。

该导电类钻碳阳极与该阴极的形成优选发生于低于750℃的温度下。

在本发明的实施例中，所述的制造方法进一步包含掺杂该非晶形电荷载子分隔层以形成p-n或p-i-n接面。

本发明所述的制造方法中，该阴极的形成除了优选发生于低于750℃的温度下，还优选包括气相沉积工艺来形成。

此处已相当广泛地叙述了本发明的重要特征，因此有助于进一步了解后续的详细说明，且可更深入地体会本发明对此技术领域的贡献。