[發明專利]具有產生表面等離子體共振的納米結構的光伏電池

無效

• 申請號: 200980119012.3
• 申請日: 2009-04-08
• 公開（公告）號: CN102047434A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: K·R·卡奇普爾;A·波爾曼
• 申請（專利權）人: 荷蘭原子和分子物理學研究所
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/052
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 白皎

1.一種光伏電池，包括：

第一傳導性類型的半導體層，所述半導體層優選地為布置在支撐基底上的薄膜半導體層；

布置在所述半導體層上的產生表面等離子體共振的接觸結構，所述接觸結構用來將光共振地耦合到所述半導體層中并且將光致電荷載體搬離所述半導體層，

其中，所述接觸結構包括與所述半導體層電接觸的多個金屬指狀件，每個指狀件的橫截面的尺寸小于300nm。

2.根據權利要求1的光伏電池，其中，每個指狀件的橫截面的尺寸在50nm至300nm之間、優選地在100nm至200nm之間的范圍內。

3.根據權利要求1或2的光伏電池，其中，所述指狀件的介電環境優選地通過使所述指狀件中的至少一個與高折射率材料和/或低折合率材料局部接觸而沿所述指狀件的長度改變。

4.根據權利要求3的光伏電池，其中，所述指狀件中的至少一個通過布置在所述薄膜半導體層上的低折射率隔離層中的一個或更多個接觸窗口而與薄膜半導體接觸。

5.根據權利要求1-4中的任一項權利要求的光伏電池，其中，所述指狀件中的至少一個埋入或部分埋入薄膜半導體中。

6.根據權利要求1到5中的任一項權利要求的光伏電池，其中，所述薄膜半導體層具有在1至100μm之間、優選地在2至50μm之間的厚度，且/或其中所述指狀件彼此相鄰地沿縱向布置，兩個相鄰指狀件之間的距離在0.3至10μm之間、優選地在0.6至5μm之間。

7.根據權利要求1到6中的任一項權利要求的光伏電池，其中，所述指狀件與布置在所述半導體層中的第二傳導性類型的局部摻雜區域接觸，所述摻雜區域大體上位于所述接觸結構的指狀件之下并且與所述指狀件接觸。

8.根據權利要求1到7中的任一項權利要求的光伏電池，其中，多個金屬納米結構布置在所述半導體層上并且布置在所述指狀件之間，所述金屬優選地選自Au、Ag、Cu或Al的組，每個納米結構的橫截面小于300nm。

9.根據權利要求8的光伏電池，其中，每個納米結構的形狀大體上是各向異性的，并且其中所述形狀提供與位于下面的半導體層的相對大的接觸面積，以便與位于下面的半導體層共振耦合。

10.光伏電池，包括：

第一傳導性類型的半導體層，所述半導體層優選地為布置在支撐基底上的薄膜半導體層；

布置在所述半導體層上的多個表面等離子體共振納米結構，用來將光共振地耦合到所述半導體層中；

其中每個納米結構的橫截面的尺寸小于300nm；并且

其中，每個納米結構的形狀大體上是各向異性的、并且具有與位于下面的層的相對大的接觸面積。

11.根據權利要求10的光伏電池，其中，所述納米結構的形狀大體上為半球形、圓柱形或半圓柱形。

12.一種制造光伏電池上的產生等離子體共振的金屬接觸件的方法，包括以下步驟：

提供第一傳導性類型的半導體層，所述半導體層優選地為設置在支撐基底上的薄膜層；

把用來將光共振地耦合到所述半導體層中并且將光致電荷載體搬離所述半導體層的產生金屬表面等離子體共振的接觸結構沉積到所述半導體層上，所述接觸結構包括與所述半導體層電接觸的多個金屬指狀件，每個指狀件的橫截面的尺寸小于300nm。

13.根據權利要求12的方法，其中，沉積步驟包括以下步驟：

在所述半導體層的前側上提供可固化的樹脂；

將壓印模板的圖案轉印到所述樹脂中，所述壓印模板的圖案對應于包括多個指狀件的預定的產生等離子體共振的接觸結構的圖案，每個指狀件的橫截面的尺寸小于300納米；

對壓印的樹脂圖案進行蝕刻，以便暴露所述半導體層的表面；

將金屬層沉積在壓印的樹脂圖案上；

將所述樹脂從所述半導體層移除。

14.根據權利要求13的方法，其中所述壓印模板的圖案還包括多個突起，所述突起對應于在頂部接觸結構的條狀件之間形成在所述半導電層上的、具有大的接觸面積的多個各向異性形狀的納米結構，每個納米結構的橫截面小于300nm。