[发明专利]光伏器件和形成光伏器件的方法

说明书

技术领域

本公开涉及光伏器件，更具体地，涉及诸如太阳能电池的光伏器件。

背景技术

光伏器件是将入射光子的能量转换为电动势（e.m.f）的器件。典型的光伏器件包括太阳能电池，这些电池被配置为将来自太阳的电磁辐射中的能量转换为电能。每个光子的能量由公式E=hν给出，其中能量E等于普朗克常数h和与光子相关联的电磁辐射的频率ν的乘积。

发明内容

在一个实施例中，提供了一种光伏器件，其包括吸收第一波长范围光的上部电池和吸收第二波长范围光的底部电池。所述底部电池包括异质结，所述异质结包括晶体含锗（Ge）层。所述晶体含锗（Ge）层的至少一个表面与含硅（Si）层接触，所述含硅（Si）层具有大于所述晶体含锗（Ge）层的带隙。

在另一方面中，提供一种形成光伏器件的方法，所述方法包括：形成包括晶体含锗（Ge）层的第一电池。所述第一电池的所述晶体含锗（Ge）层包括与含硅（Si）层接触的至少一个表面。所述含硅（Si）层典型地具有大于所述晶体含锗（Ge）层的带隙。在一个实施例中，所述方法在所述第一电池上形成至少第二电池，其中所述第二电池被设置为使得光源在到达所述第一电池之前进入所述第二电池。

附图说明

将结合附图最佳地理解下面的详细描述，这些描述是通过举例给出的，并非旨在将本发明仅限于此，在附图中，相似的参考标号表示相似的元件和部件，其中：

图1A是根据本发明的一个实施例的光伏器件的侧截面图，该光伏器件包括至少一个含硅（Si）上部电池和含锗（Ge）底部电池，其中所述底部电池包括晶体含锗（Ge）纳米线的异质结和含硅（Si）层。

图1B是根据本发明的一个实施例的图1A中示出的光伏器件的沿剖面线B-B截取的侧截面图，其中上部电池为氢化非晶硅（Si）（amorphous hydrogenated silicon）构成的单个p-i-n太阳能电池。

图1C是根据本发明的一个实施例的图1A中示出的光伏器件的沿剖面线B-B截取的侧截面图，其中上部电池包括由氢化微晶硅构成的第一p-i-n太阳能电池、由氢化非晶硅锗（SiGe）构成的第二p-i-n太阳能电池以及由氢化非晶硅（Si）构成的第三p-i-n太阳能电池。

图2A是根据本发明的一个实施例的光伏器件的侧截面图，该光伏器件包括含镉（Cd）上部电池和含锗（Ge）底部电池，其中底部电池包括晶体含锗（Ge）纳米线的异质结和含硅（Si）层。

图2B是根据本发明的一个实施例的图2A中示出的光伏器件的沿剖面线B-B截取的侧截面图。

具体实施方式

在此描述本公开的详细实施例；然而，将理解，所公开的实施例仅仅是在此公开的结构和方法的示例。另外，结合本公开的各种实施例给出的每个实例旨在为示例性的，而非限制性。此外，附图未必按比例绘制，有些特征可以是被放大的以显示特定部件的细节。此外，当结合一个实施例描述特定特征、结构或特性时，认为要结合明确描述或非明确描述的其它实施例实现这样的特征、结构或特性是在本领域的技术人员的知识范围内的。为了下面的描述的目的，当在此公开的结构在附图中被取向时，术语“上部”、“下部”、“垂直”、“水平”、“顶部”、“底部”以及它们的派生词应该与这些结构相关。

术语“直接接触”是指诸如第一结构的第一要素和诸如第二结构的第二要素连接，在这两个要素的界面处没有中间导电层、绝缘层或半导体层。术语“覆盖”、“在…顶上”、“被设置在…上”或“被设置在…顶部”是指诸如第一结构的第一要素和诸如第二结构的第二要素连接，在这两个要素的界面处没有任何中间导电层、绝缘层或半导体层。

在某些实施例中，串接结（tandem-junction）太阳能电池允许有效地收集太阳能光谱，因此有利于实现高换能效率。某些多结太阳能电池实例包括由氢化非晶碳化硅（α-SiC:H）/氢化非晶硅（α-Si:H）/氢化非晶硅锗（α-SiGe:H）构成的电池堆或由氢化非晶硅（α-Si:H）/氢化非晶硅锗（α-SiGe:H）/氢化微晶硅（μc-Si:H）构成的电池堆。然而，用作上述电池堆的底部电池材料的氢化非晶硅锗（α-SiGe:H）或氢化微晶硅（μc-Si:H）的带隙具有范围为1.0eV到1.1eV的下限。需要较低带隙的光伏器件可能需要晶体锗（c-Ge）衬底或高质量厚（至少若干微米）多晶体锗（poly-Ge）层，这二者均很昂贵并且与氢化薄膜的等离子体增强化学气相沉积（PECVD）生长所预期的低成本、大面积处理的目的相悖。