[发明专利]半导体异质结构和包括该异质结构的光伏电池

权利要求书

1.一种异质结构，包括：由n型掺杂的第一半导体材料制成的第一区（R1）、由p型掺杂的第二半导体材料制成的第二区（R2）、和在所述第一区和所述第二区之间由第三半导体材料的层（C1）和第四半导体材料的层（C2）的交替形成的超晶格结构（SR），在所述第一区和所述超晶格结构之间的交界面、在所述超晶格结构的所述层之间的交界面、和在所述超晶格结构和所述第二区之间的交界面相互平行；其特征在于：

-所述层（C₁、C₂）足够薄以使载流子在所述超晶格结构内部离域，从而形成至少一个电子微带（MBe）和一个空穴微带（MBh）；

-所述第四材料的价带的上限（E_V4）被包括在所述第三材料的价带的上限（E_V3）和所述第三材料的导带的下限（E_C3）之间，并且所述第三材料的导带的下限（E_C3）被包括在所述第四材料的价带的上限（E_V4）和所述第四材料的导带的下限（E_C4）之间，这样的方式使得所述第三材料和所述第四材料形成II型异质结；

-所述第一材料的导带的下限（E_C1）被包括在所述第三材料的所述导带的下限（E_C3）和在所述超晶格结构中的最低能量的电子微带的下限（E_MBe）之间，而所述第二材料的价带的上限（E_V2）被包括在所述第四材料的价带的上限（E_V4）和在所述超晶格结构中的最高能量的空穴微带的上限（E_MBh）之间；

-所述第一材料的带隙足够宽以在所述第一区和所述超晶格结构之间的交界面处形成用于空穴的势垒；

-所述第二材料的带隙足够宽以在所述第二区和所述超晶格结构之间的交界面处形成用于电子的势垒。

2.如权利要求1所述的异质结构，其中，除了考虑掺杂外，所述第一材料和所述第三材料相同；以及，除了考虑掺杂外，所述第二材料和所述第四材料相同。

3.如前述权利要求中任一项所述的异质结构，其中，形成超晶格结构的所述层具有在1nm和10nm之间的厚度。

4.如前述权利要求中任一项所述的异质结构，其中，所述超晶格结构具有在300nm和1500nm之间的总厚度。

5.如前述权利要求中任一项所述的异质结构，其中，所述超晶格结构由本征半导体层形成。

6.如前述权利要求中任一项所述的异质结构，其中，所述超晶格结构和所述第一区与所述第二区中的至少一个区采用在衬底上沉积的薄膜的形式。

7.如前述权利要求中任一项所述的异质结构，其中，所述第一材料、所述第二材料、所述第三材料和所述第四材料是无机半导体。

8.如权利要求7所述的异质结构，其中，至少所述第三材料和所述第四材料是II-VI型半导体或III-V型半导体。

9.如权利要求8所述的异质结构，其中，所述第三半导体材料和所述第四半导体材料选自以下对：

-CdSe/ZnTe；

-CdS/ZnTe；

-InP/GaAs；

-InP/GaSb；

-GaN/AlAs；

-GaN/ZnTe；

-ZnO/ZnSe；

-ZnO/ZnTe；

-ZnO/CdSe；和

-ZnO/CdTe。

10.如权利要求8所述的异质结构，其中，所述第三半导体材料和所述第四半导体材料选自以下对：CdSe/ZnTe；CdS/ZnTe；InP/GaAs和InP/GaSb。

11.如前述权利要求中任一项所述的异质结构，其中，形成所述超晶格结构的所述层、以及所述层与所述第一区和所述第二区的交界面是平面的。

12.一种光伏电池（CP），包括如前述权利要求中任一项所述的异质结构作为有源元件。

13.一种太阳能电池板，包括如权利要求12所述的光伏电池的组合。