[发明专利]一种抗半导体材料表面光反射的多层膜技术

说明书

技术领域

本发明属于半导体光电转换器件，包括有半导体太阳能光伏电池和半导体探测器的技术领域，涉及一种抗半导体材料表面上光反射的多层膜技术。在半导体材料表面上制造的抗光反射层中，包括有两层透明介质薄膜层，和夹在这两层之间的一层超薄金属薄膜层的多膜层层结构，实现半导体材料表面反射光的干涉相消，达到降低半导体材料表面上光反射率目的。 

背景技术：

为了提高太阳能光伏电池的转换效率，获得更多的转换电能，希望入射的太阳光无损失地进入太阳能光伏电池的半导体材料中，产生光生载流子。因半导体材料的折射率(如硅的3.4、GaAs的3.3)，比透明介质的折射率(一般小于1.8)大很多，半导体材料表面的光反射率高，30％左右。单层、两层、或简单多层透明介质的抗反射层，不能在半导体材料表面形成折射率匹配的抗反射层，也难以满足抗光反射的干涉相消的条件。硅太阳能光伏电池表面抗光反射的绒面技术，即在硅材料的表面进行化学腐蚀，形成无数小金字塔构造的表面。利用光在绒面小金字塔之间的多次反射和单层介质抗反射层减少入射光的反射，将表面有绒面构造的硅太阳能光伏电池的反射率降低到约3％。然而，绒面技术也无形中增加了太阳能光伏电池前表面中半导体材料的表面面积。如在半导体材料的<111>面上腐蚀出绒面，其表面面积与其表面的横截面面积之比由1∶1增加到约1.2∶1。半导体材料的表面面积增加将增大半导体表面的光生载流子的复合，限制电池转换效率的进一步提高。 

发明内容

本技术发明的目的，提出了一种抗半导体材料表面光反射的技术，在半导体材料表面上制造抗光反射的多层膜，包括有两层透明介质薄膜层，和夹在这两层之间的一层超薄金属薄膜层的多层膜结构，实现抗光反射的干涉相消条件，达到降低半导体材料表面上光反射率目的。 

本发明的技术方案如下： 

在半导体光电转换器件(包括太阳能光伏电池，或半导体光电探测器)的 光入射面，即半导体光电转换器件前表面的绝缘介质掩膜层(单层，或多层)上，增加一层超薄的金属薄膜层，厚度＜10nm，然后在超薄的金属薄膜层上，再增加一层透明绝缘介质层，或者透明导电薄膜层。增加的透明绝缘介质层，超薄金属薄膜层，和在超薄金属薄膜层下层的半导体光电转换器件前表面的绝缘介质掩膜层，构成超薄金属层被夹在中间的夹心饼干结构。超薄金属薄膜层与半导体光电转换器件的电极隔离。增加的透明介质层，超薄金属薄膜层和电池前表面的绝缘介质掩膜层厚度要调节，满足抗光反射的干涉相消的条件，达到光反射率对波长积分值的最小。 

这种包括有两层透明介质薄膜层，和夹在这两层之间的超薄金属薄膜层的多层膜结构，构成半导体材料表面的抗光反射技术，即半导体光电转换器件前表面的干涉抗光反射层。这技术也可以用于非光学平面的半导体表面。 

有益效果：降低半导体材料表面的光反射率到3％以下，而不增加的半导体材料的表面面积与其横截面面积比值，不增加半导体中光生载流子的表面复合，这对包括太阳能光伏电池，和半导体光电转换器件的半导体光电转换器件的短波响应，尤为有利。 

附图说明

图1是半导体材料表面的抗光反射率技术中抗光反射层的示意图。 

图2是半导体材料表面的抗光反射率技术的实施例示意图。 

具体实施方式：

下面结合附图2，Si半导体材料的P-N结(P在N上)太阳能光伏电池示意图，具体说明本发明在半导体光电转换器件上抗光反射率的实施方式。实施例仅用于示例本发明，而不应该解释为限制本发明的范围和实质。 

如图2： 

实施方案：11和15是太阳能光伏电池的输出电极，12是太阳能光伏电池表面的SiO₂掩模层，13和14是Si半导体的P-N结。在SiO₂掩模层12上，沉积超薄的金属薄膜层21，厚度小于10nm；和在超薄的金属薄膜层上再沉积SiO₂层22。SiO₂层22，超薄的金属薄膜层21，与SiO₂掩模层12一起，构成太 阳能光伏电池前表面的干涉抗光反射层，增加的透明介质层，超薄金属薄膜层和电池前表面的绝缘介质掩膜层厚度要调节，满足抗光反射的干涉相消条件，达到光反射率对波长积分值的最小。将入射太阳光在太阳能光伏电池前表面上的反射率降到最小。