[发明专利]电子制品及形成方法

说明书

技术领域

本发明整体涉及电子制品和形成该制品的方法。电子制品包括光电半导体、介质层和包括碳化物和碳氧化物梯度的梯度折射率涂层(GRIC)。

背景技术

光电半导体和包括此类半导体的电子制品为本领域所熟知。常见的光电半导体包括光伏（太阳能）电池和二极管。光伏电池将许多不同波长的光转变为电。反之，二极管如发光二极管(LED)从电产生许多不同波长的光。

光伏电池：

存在两种常见类型的光伏电池：晶片和薄膜。晶片为半导体材料的薄片，所述薄片通常通过从单晶或多晶锭中机械锯出晶片而形成。或者，晶片可以通过浇铸形成。薄膜光伏电池通常包括使用溅射或化学气相沉积加工技术沉积到基板上的连续的半导体材料层。

通常，光伏电池包含于光伏电池模块中，所述光伏电池模块还包括粘结层、基板、覆盖层和/或提供强度和稳定性的额外材料。在许多应用中，将光伏电池包封以提供额外保护，使其不受环境因素如风、雨、温度和湿度以及物理因素如应力、张力、扭力等影响。

发光二极管：

LED总体上包括一个或多个在激活时发射光的二极管，并且通常使用与二极管连接以提供功率的倒装芯片或线焊芯片。如同光伏电池，许多LED还包括粘结层、光学层、基板、覆盖层和/或额外材料，以提供不受环境因素影响的保护。

包括光电半导体的电子制品的效率：

光伏模块的效率（如由有效光产生的功率）与接触光伏电池的有效光的量有关。有效光包括在多种波长的电磁能量，其中所述电磁能量由光伏电池吸收时，导致载流子和电荷的生成。在另一方面，LED的效率与根据特定电气输入所产生和发射的有效光的量有关。在光伏电池和LED中，除其他因素外，有效光的透射（向内或向外）可能受光学干涉、光学层、粘结层、基板、覆盖层和上述额外材料反射和吸收光限制。

已经开发出不同技术来增加包含光电半导体的电子制品的转化效率、降低其光反射以及降低其光吸收。这些技术包括使电子制品的表面纹理化、向电子制品添加中间折射率层和在电子制品中包含抗反射涂层。

表面纹理化通过将与给定界面的交互作用数量从平面中的一个增加到两个、三个或更多，来降低反射。每个交互作用导致更多入射光透过界面。已经开发出用于表面纹理化的不同方法，包括湿法化学蚀刻、等离子蚀刻、机械刻图和光刻法。然而，由于多晶硅晶片的脆性和高破碎性，使薄且多晶的硅纹理化存在问题。表面的机械刻图经常产生相当大的破坏，例如围绕划痕线的表面撕裂。蚀刻表面也存在问题，因为多晶硅中的不同晶粒取向导致沿特定方向的选择性蚀刻，使得这种加工不均匀。此外，纹理化增加生产成本并且移除活性光伏材料。此外，纹理化不能用于薄膜太阳能电池上。

也已使用抗反射涂层并将其设计为通过反射光的相消干涉使界面处的反射最小化，从而改善光学特性。通常在纹理化表面上施加抗反射涂层，以进一步降低反射。通常，将抗反射涂层设计成使吸收最小化并使光透射最大化，设计成具有良好的粘附力和耐久性，设计成具有钝化作用，并设计成以低成本生产。由于进入和离开光电半导体的光倾向于是宽频带，因此抗反射涂层通常需要在整个太阳光谱范围内以及对所有入射光角度有效。然而，单层抗反射涂层在特定波长和角度提供最小的反射，并且因此仅对于小范围的波长和入射光角度有效。此外，由于沉积所需要的高温或等离子电源，因此包含氧化硅和氮化硅的常规抗反射涂层易于在不同界面形成缺陷。

高折射率表面，例如硅表面，反射与空气接触的AM1.5G太阳光谱的入射光的约35%。抗反射涂层可以使用具有优异机械性能（例如硬度和耐磨性）碳化硅形成。然而，这些抗反射涂层使用硅烷(SiH₄)气体配制，所述硅烷气体易燃并存在安全隐患。在一些情况下，氧气和氢气也与硅烷气体混合，从而进一步增加隐患。此外，这些抗反射涂层通常吸收过量的有效光（无论向光电半导体内或向外移动）。光的吸收和反射限制效率，产生过多热，所述热降解抗反射涂层，使得电子制品的电气性能不稳定，以及缩短电子制品的总体有效使用寿命。