[发明专利]具有类似漏斗的沟槽结构的太阳能电池

权利要求书

1.一种包括一个或更多个太阳能电池的容积式结构，该结构包括：具有图案化表面的第一导电类型的半导体衬底，该图案限定了类似漏斗形状的间隔开的沟槽的阵列；以及第二相反导电类型的材料层，其至少位于所述衬底的所述图案化表面的一部分上，由此，该结构限定了结区，在这些结区中通过该结构所暴露于的入射辐射能产生电荷载流子，所述结区位于所述衬底的所述图案化表面上的不同高度处。

2.根据权利要求1所述的结构，其中，所述沟槽的深度和所述沟槽排列的节距之间的纵横比约为1或更大。

3.根据权利要求1所述的结构，其中，限定了所述沟槽的深度的不同高度之间的距离在约8μm至约50μm的范围内。

4.根据权利要求1所述的结构，其中，类似漏斗形状的所述沟槽具有倾斜侧面，这些倾斜侧面沿着至少两个相交平面延伸，限定了所述入射辐射能与所述至少两个侧面之间的多重相互作用，由此降低了从所述图案化表面反射出的光量，因此增加了所述结构的外量子效率。

5.根据权利要求4所述的结构，其中，类似漏斗形状的所述沟槽由多个表面形成，所述多个表面包括水平表面以及连接在所述水平表面之间的所述倾斜侧面；所述结区位于所述倾斜侧面之间的所述水平表面上。

6.根据权利要求4至5中任意一项所述的结构，其中，所述倾斜侧面的角度被选择为使得在所述结构中俘获来自多个入射角度的入射辐射能，由此降低从所述图案化表面反射出的光量，从而增加所述结构的外量子效率。

7.根据权利要求4至6中任意一项所述的结构，其中，所述倾斜侧面的角度被选择为使得在所述结构中俘获来自多个入射角度的入射辐射能，由此使得所述结构的光程长度增加，从而增加所述结构的内量子效率。

8.根据权利要求4至7中任意一项所述的结构，其中，所述沟槽中的至少一些沟槽包含所述结区，所述沟槽的图案使得所述结构的所述图案化表面内的所述结区的填充因数提供了：对于给定入射角的入射辐射来说，大多数入射辐射能通过所述倾斜侧面被所述结构吸收，使得入射光的吸收能够靠近所述结区，以及由于红光光谱和红外光谱而产生的光生载流子，增加了内量子效率。

9.根据权利要求4至8中任意一项所述的结构，其中，所述沟槽中的至少一些沟槽包含所述结区，所述沟槽的图案使得所述结构的所述图案化表面内的所述结区的填充因数提供了：对于给定入射角的入射辐射来说，大多数入射辐射能由所述结构通过所述倾斜侧面吸收，从而导致对入射辐射的UV光谱和蓝光光谱的吸收。

10.根据前述权利要求中任意一项所述的结构，其中，所述第二材料层是连续的。

11.根据权利要求10所述的结构，其中，所述第二材料层具有所述第二类型的变化的导电率，由此限定了间隔开的结区的阵列。

12.根据权利要求1至11中任意一项所述的结构，其中，所述第二材料层是不连续的，限定了由绝缘层隔开的间隔开的结区的阵列。

13.根据权利要求12所述的结构，其中，所述绝缘层选自硅氧化物层和硅氮化物层。

14.根据前述权利要求中任意一项所述的结构，其中，所述结区位于沿着两个大致平行的平面延伸的两个不同高度处。

15.根据权利要求1至14中任意一项所述的结构，其中，所述结区位于沿着三个大致平行的平面延伸的三个不同高度处。

16.根据前述权利要求中任意一项所述的结构，其中，局部相邻的结区之间的距离被选择为使得入射辐射能的红光光谱和红外光谱二者中的大部分被所述局部相邻的结区之间的表面吸收。

17.根据前述权利要求中任意一项所述的结构，其中，所述半导体衬底是硅衬底。

18.根据权利要求17所述的结构，其中，所述硅衬底是多晶衬底。

19.根据权利要求17所述的结构，其中，所述硅衬底是单晶衬底。

20.根据前述权利要求中任意一项所述的结构，其中，所述第二材料层和所述衬底由相同的半导体衬底形成。

21.根据前述权利要求中任意一项所述的结构，其中，局部相邻的结区之间的距离被选择为使得入射辐射与所述沟槽的侧面之间的众多相互作用最大化。