[发明专利]太阳基元和电池三维集成

权利要求书

1.一种集成光伏基元和电池器件，包括：

具有第一侧的光伏基元，所述光伏基元的第一侧具有到在所述光伏基元中设置的n型层和p型层的隔离电接触；

具有第一侧的电池，所述电池的第一侧具有到在所述电池中设置的阴极和电子的集电体的隔离电接触，其中所述光伏基元的所述第一侧接合到所述电池的所述第一侧；以及

至少一个互连，其将所述光伏基元和所述电池三维集成为用于俘获和存储太阳能的集成器件。

2.根据权利要求1所述的器件，其中所述阴极是阴极层，以及其中所述集电体包括衬底。

3.根据权利要求2所述的器件，其中所述电池还包括：

电解质层；

阳极层；以及

阻挡层；

其中所述至少一个互连穿过所述阴极层、电解质层、阳极层和阻挡层，以提供从所述电池的所述第一侧到所述衬底的电接触。

4.根据权利要求1所述的器件，其中所述光伏基元还包括：

介电层，其中所述至少一个互连穿过所述p型层和所述介电层，以提供从所述光伏基元的所述第一侧到所述n型层的电接触。

5.根据权利要求1所述的器件，其中所述光伏基元是薄膜基元。

6.根据权利要求5所述的器件，其中所述薄膜基元包括选自以下材料的材料：非晶硅、碲化镉、二硒化铜铟镓、硒硫化铜铟、硫硒化铜镓、硫硒化铜锌锡、铜铋黄铜矿化合物以及锌黄锡矿化合物。

7.根据权利要求1所述的器件，其中所述电池是固态锂电池。

8.根据权利要求7所述的器件，其中所述电池被三维集成以包含垂直电池基元结构。

9.一种制造集成光伏基元和电池器件的制造方法，所述方法包括：

提供光伏基元，其中所述光伏基元的第一侧包括到n型层和p型层二者的隔离电接触；

提供电池，其中所述电池的第一侧包括到阴极和集电体二者的隔离电接触；以及

将所述光伏基元和所述电池接合，以形成用于俘获和存储太阳能的三维集成器件。

10.根据权利要求9所述的方法，其中提供所述光伏基元的步骤包括：

至少部分穿过所述光伏基元形成互连，以提供到所述光伏基元的所述第一侧上的所述n型层的电接触。

11.根据权利要求9所述的方法，其中提供所述电池的步骤包括：

至少部分穿过所述电池形成互连，以提供到所述电池的所述第一侧上的所述集电体的电接触。

12.根据权利要求9所述的方法，其中接合所述光伏基元和所述电池的步骤包括：

利用压缩接合将所述光伏基元的所述第一侧接合到所述电池的所述第一侧。

13.根据权利要求9所述的方法，其中提供所述光伏基元的步骤包括：

形成具有p型层和介电层的晶片；

穿过所述晶片形成通孔；

在所述晶片的所述p型层的暴露表面中形成n型掺杂层；

去除所述晶片的所述介电层的一部分，以形成围绕所述通孔的介电层隔离区；

金属化所述晶片具有隔离介电区的一侧以形成接触层，其中至少部分填充所述通孔以便形成互连；以及

去除所述接触层的一部分，以围绕所述互连形成将所述互连与所述接触层的其余部分隔开的隔离的接触区。

14.根据权利要求9所述的方法，其中形成所述电池的步骤包括：

形成衬底；

将至少一个垂直沟槽蚀刻到所述衬底中；

在所述衬底上形成阻挡层；

在所述阻挡层上形成阳极层；

在所述阳极层上形成电解质层；

在所述电解质层上形成阴极层；

穿过各层将孔形成到衬底中；

在所述阴极层上形成将所述孔与所有层电隔离的介电层；

去除所述介电层的区域以暴露所述阴极层；

金属化所述电池具有所述孔和暴露的阴极层的一侧以形成接触层，其中填充所述孔以形成互连；以及

去除所述接触层的一部分，以围绕所述互连形成将所述互连与所述接触层的其余部分隔开的隔离的接触区。

15.根据权利要求9所述的方法，其中形成所述光伏基元的步骤包括形成薄膜光伏基元。