[发明专利]光生伏打模块和制造具有级联半导体层堆叠的光生伏打模块的方法

权利要求书

1.一种单片集成光生伏打模块，包括：

绝缘衬底；

位于衬底之上的下电极；

位于下电极之上的微晶硅层的下堆叠；

位于微晶硅层的下堆叠之上的非晶硅层的上堆叠，上堆叠和下堆叠具有不同的能带隙；

位于非晶硅层的上堆叠之上的上电极；以及

在微晶硅层的下堆叠和非晶硅层的上堆叠中从下电极到上电极垂直延伸的内置旁路二极管，所述内置旁路二极管包括微晶硅层的下堆叠和非晶硅层的上堆叠的多个部分，该多个部分的结晶比例大于微晶硅层的下堆叠和非晶硅层的上堆叠的其余部分的结晶比例。

2.根据权利要求1的光生伏打模块，其中，所述旁路二极管形成在装置的光生伏打电池中，并且当所述光生伏打电池在装置的相邻光生伏打电池之间受到反向偏置时传导电流通过微晶硅层的下堆叠和非晶硅层的上堆叠。

3.根据权利要求1的光生伏打模块，其中，当电池中的非晶硅层的上堆叠和微晶硅层的下堆叠被遮光但一个或更多个相邻电池被暴露于光时，所述旁路二极管在上电极与下电极之间传导电流通过装置的光生伏打电池的非晶硅层的上堆叠和微晶硅层的下堆叠。

4.根据权利要求1的光生伏打模块，其中，非晶硅层的上堆叠的能带隙比微晶硅层的下堆叠的能带隙大至少50％。

5.根据权利要求1的光生伏打模块，其中，非晶硅层的上堆叠的能带隙为至少1.65eV。

6.根据权利要求5的光生伏打模块，其中，非晶硅层的上堆叠的锗含量低于0.01％。

7.根据权利要求1的光生伏打模块，其中，非晶硅层的上堆叠的能带隙为1.85eV或更小。

8.根据权利要求1的光生伏打模块，其中，上堆叠的非晶硅层的氢含量的原子百分比低于约10％。

9.根据权利要求1的光生伏打模块，还包括非晶硅层的上堆叠和微晶硅层的下堆叠之间的中间反射体层，其中，所述反射体层将入射光的一部分反射进入非晶硅层的上堆叠并且允许光的另一部分进入微晶硅层的下堆叠。

10.一种制造光生伏打模块的方法，所述方法包括：

提供衬底；

在衬底之上沉积下电极；

在下电极之上沉积微晶硅层的下堆叠；

在微晶硅层的下堆叠之上沉积非晶硅层的上堆叠；以及

在非晶硅层的上堆叠之上沉积上电极，其中，下堆叠和上堆叠中的至少一个包括具有n掺杂硅层、本征硅层和p掺杂硅层的硅层的N-I-P堆叠，本征硅层的能带隙通过在至少250摄氏度的温度下沉积本征硅层而降低。

11.根据权利要求10的方法，其中下堆叠包括N-I-P堆叠，并且沉积下堆叠包括在至少250摄氏度的温度下沉积本征硅层。

12.根据权利要求10的方法，其中上堆叠包括N-I-P堆叠，并且沉积上堆叠包括在至少250摄氏度的温度下沉积本征硅层。

13.根据权利要求10的方法，其中沉积下堆叠和沉积上堆叠包括沉积下堆叠和上堆叠使得上堆叠的能带隙比下堆叠的能带隙大至少50％。

14.根据权利要求10的方法，其中沉积上堆叠包括沉积上堆叠使得上堆叠的能带隙为至少1.65eV。

15.根据权利要求10的方法，其中沉积上堆叠包括沉积上堆叠使得上堆叠的能带隙为1.85eV或更小。

16.根据权利要求10的方法，还包括通过去除上电极的部分增加下堆叠和上堆叠的结晶度，下堆叠和上堆叠的结晶度增加以形成从下电极到上电极延伸通过上堆叠和下堆叠的内置旁路二极管。

17.根据权利要求16的方法，还包括当包括内置旁路二极管的光生伏打电池被遮而没有入射光并且相邻光生伏打电池被暴露于光时，或者当包括内置旁路二极管的光生伏打电池受到反向偏置时，通过内置旁路二极管在上电极和下电极之间电传导光电流。