[发明专利]具有一个空间调制本征层的薄膜太阳能电池

权利要求书

1、一种太阳能电池，包括至少一层基本上非晶的半导体合金材料的薄膜本征层，所说的本征层的特点是它的一部分厚度具有第一带隙，它的另一部分厚度具有比第一带隙更窄的第二带隙，所说的本征层介于半导体合金材料的两种相反掺杂层之间，不与本征层-掺杂层界面相连的本征层的所有部分的带隙均小于掺杂层的带隙，其特征在于

至少一种带隙调节元素被引入到本征层体厚度的主要部分，使所说的本征层的带隙在其体厚度的主要部分实现空间渐变，所说的渐变部分包括离开本征层-掺杂层界面的一个区域。

2、一种如权利要求1的太阳能电池，其中，锗是带隙调整元素，本征层体厚度的一个主要部分是由硅锗合金材料制备的。

3、一种如权利要求2的太阳能电池，其中，掺入到硅锗合金材料中的锗的百分比在本征层体厚度的一个主要部分的整个范围内是变化的。

4、一种如权利要求3的太阳能电池，其中，掺入到硅锗合金中的锗的百分比在本征层体厚度一个主要部分中是渐变的。

5、一种如权利要求4的太阳能电池，其中，掺入到本征层中的锗的百分比的渐变是从每个本征层与掺杂层界面附近的一个最小值到本征层体厚度内部的一个最大值。

6、一种如权利要求5的太阳能电池，其中，掺入到硅锗层的锗的渐变在至少500埃的厚度维持在最大值。

7、一种如权利要求5的太阳能电池，其中，掺入到硅锗层的锗的渐变达到一个尖锐的最小值。

8、一种如权利要求5的太阳能电池，其中，硅锗合金材料本征层在本征层与掺杂层界面处包括一个基本上无锗区。

9、一种如权利要求4的太阳能电池，其中，硅锗合金材料本征层的带隙在其体厚度的内部渐变达到约为1.2-1.6电子伏特的一个最小值。

10、一种如权利要求4的太阳能电池，其中，硅锗合金材料本征层的带隙在其体厚度的内部渐变达到一个约为1.4-1.5电子伏特的最小值。

11、一种如权利要求4的太阳能电池，其中，从本征层与光入射掺杂层的界面起到本征层体厚度中最大锗掺入区域为止，进入到本征层的锗的渐变掺入，要比从本征层与相对于光入射掺杂层的掺杂层的界面起到上面说的最大锗掺入区止锗的渐变掺入更快。

12、一种如权利要求11的太阳能电池，其中，最大锗掺入区域在至少500埃范围内保持不变。

13、一种如权利要求4的太阳能电池，其中，硼掺入到本征层的硅锗合金材料中以改善光生带电载流子的收集。

14、一种如权利要求13的太阳能电池，其中，掺入到本征层中的硼是空间渐变的，以补偿锗的渐变掺入。

15、一种如权利要求8的太阳能电池，其中，本征层进一步包括一种掺入到它与掺杂层界面附近的带隙展宽元素。

16、一种如权利要求15的太阳能电池，其中，带隙展宽元素掺入的百分比的渐变是从在本征层和掺杂层界面的一个最大值到附近的但在本征层体厚度内部的一个最小值。

17、一种如权利要求16的太阳能电池，其中，从在每一个本征层与相对的掺杂层界面的最宽带隙部分起到本征层内部中心区域附近的最小带隙区止，本征层的带隙基本上是连续渐变的，中心区具有约1.2-1.6电子伏特的带隙。

18、一种如权利要求4的太阳能电池，进一步包括至少一个以光的和电的串接方式与上述电池安排在一起的附加太阳能电池（12b），以形成一串联光生伏特结构。

19、一种如权利要求18的太阳电池，其中，在至少一个附加的太阳能电池中至少有一个包括一个基本非晶的半导体合金材料薄膜本征层（18b），该本征层介于相反掺杂的半导体合金材料层（16b，20b）之间，该附加本征层的特点是至少它的一部分厚度具有一个带隙，它的另一部分厚度具有比第一个带隙更窄的另一个带隙，附加电池本征层的带隙在本征层体厚度的一个主要部分中是空间渐变的，该渐变部分是不包括本征层-掺杂层界面的一个部分。

20、一种如权利要求19的太阳能电池，其中，附加电池本征层的较窄带隙半导体合金材料不同于所说的一个电池的本征层的较窄带隙半导体合金材料。