[发明专利]光生伏特器件及其制造方法

说明书

本发明涉及一种光生伏特器件，该器件主要用于太阳能电池、光传感器、固体变送器等设备，特别是关于一种具有高能量转换效率的叠层型光生伏特器件。

在很多机械和仪器中，使用各种光生伏特器件，如使用太阳能电池作为驱动能源部件、用光传感器作为光接收部件。

光生伏特器件，比如在其功能部分上包含有P-n结或P-i-n结的太阳能电池，又如含有这些P-n结或P-i-n结的半导体，通常都采用硅。从将光能转换为电动势的转换效率来看，使用单晶硅较好，但从构成大面积且低成本的器件的角度来看，使用非晶硅又是有利的。

近年来，正在研究多晶硅的应用，使其具有象非晶硅一样的低成本及象单晶硅一样的高能量转换效率。但是直至目前所提出的那些方案，都是将一块容易制备的多晶硅切成薄片，以得到一块薄板，因此，很难使薄片厚度小于0.3mm，并使其保持低电阻，直到取得光电电动势，并且，由于从一块多晶体上切下的薄板，要经过例如精细抛光，以用于一光生伏特器件，所以，这薄板必须具有一定的机械强度。因此，薄板的厚度不能太小，以使能足够地吸收入射光，并能有效地利用材料。

要作出高效的光生伏特器件，受光照射而产生光生载流子的半导体层，最好有足够的厚度，以利于光的吸收，但同时又应尽量的薄，以使整个器件有较低的电阻以及有效地利用材料。也就是说，应该使薄板的厚度足够小，以获得高效率和低生产成本。

根据上述观点，曾经试图采用化学汽相沉积（CVD）方法等薄膜形成技术，形成多晶薄膜，但其晶粒尺寸最多为数百微米，而且，甚至与多晶硅块切片法相比，其能量转换效率也不高。

还已经试图采用激光技术，使晶粒尺寸增大，即将激光照射于用上述CVD方法制成的多晶硅薄膜，以使其熔融和再结晶，但是，仍不足以获得一种低成本的形成方法，而且难于稳定生产。

上述这些问题不仅是采用硅时会出现，对化合物半导体来说也是如此。

根据上述情况，本申请人曾提供了一种具有足够大的晶粒尺寸和高能量转换效率的薄型太阳能电池，已公开于日本特许公报63-182872。这种太阳能电池包括：一个基本上是第一种导电类型半导体的单晶层，此单晶层以一种外来材料为基础形成于一个基片上，该外来材料与此基片表面材料相比，有足够大的成核密度，并且该外来材料面积足够的小，以便只形成一个单核，由此单核生长一个单晶;此外还有一个第二种导电类型的单晶层。

图1是上述公报中描述的太阳能电池的示意图，其中给出了一个基片11，一些外来材料12，P-型单晶层13;i-型单晶层14和n-型单晶层15。

这种太阳能电池是利用局部单晶生长方法制作的。此局部单晶生长方法借助于不同材料性质的不同，即这些材料影响薄膜形成过程中成核诸参量，如表面能、附着系数，分离系数、表面扩散速度等的不同，在一个基片上有选择地生长晶体。该成核表面比一非成核表面（具有小的成核密度）具有足够的更大的成核密度，并形成于该非成核表面之上，而且还占有足够小的区域，以只生成可生长一个单晶的唯一单核。利用这种方法，在所述非成核表面，绝无单晶生长，而只有在上述成核表面才生长出一个单晶。

本发明是在上述已有技术基础上进一步发展了的方法，特别是目的在于提供一种具有高能量转换效率、并能形成大面积、而成本又低的光生伏特器件。

本发明的另一目的是提供一种作出叠层型光生伏特器件的方法，这种器件在一基片的所要求位置，局部地具有高能量转换效率，并且也提供了利用这种方法制成的一种光生伏特器件。

本发明的再一个目的是提供一种光生伏特器件，它包括下述部分：

一个具有由一绝缘表面包围的多个导电表面的基片，

具有形成复盖上述那些导电表面的一些单晶层区域的、多个第一光生伏特单元，

一个形成复盖上述多个第一光生伏特单元的第二光生伏特单元，

所述那样单晶层区域彼此是隔离的。

本发明的又一个目的是提供一种作出光生伏特器件的方法，此方法包括：

利用汽相沉积方法，在具有一个非成核表面和多个成核表面的一个基片上进行晶体生长处理，这些成核表面有着比所述非成核表面大的成核密度，并且有一足够小的尺寸，以便只形成一可长成一个单晶的单核，

形成多个具有一些单晶层区域的第一光生伏特单元，使得所述各单晶层区域是彼此隔离的，

形成一个复盖所述多个第一光生伏特单元的第二光生伏特单元。

图1是说明太阳能电池已有技术实例的示意图。

图2至5是说明本发明光生伏特器件的示意图。