[發明專利]III-V族半導體材料的光伏器件及其形成方法

有效

• 申請號: 201710057541.1
• 申請日: 2012-02-09
• 公開（公告）號: CN106847984B
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: H·聶;B·M·卡耶斯;I·C·凱茲亞力
• 申請（專利權）人: 埃爾塔設備公司
• 主分類號: H01L31/0693
• 分類號: H01L31/0693;H01L31/0352;H01L31/02;H01L31/18
• 代理公司: 北京市隆安律師事務所 11323
• 代理人: 權鮮枝

1.一種形成III-V族半導體材料的光伏器件的方法，該方法包括：

提供半導體結構，所述半導體結構包括吸收層，所述吸收層被配置為吸收光子以在所述光伏器件將光能轉換成電能；

其中提供所述半導體結構包括在所述半導體結構中形成射極層，所述射極層由與制成所述吸收層的第二III-V族半導體材料不同的第一III-V族半導體材料制成并且具有比所述吸收層更高的帶隙，所述第一III-V族半導體材料具有與所述第二III-V族半導體材料的化合物不同的III-V族半導體化合物；

其中提供所述半導體結構包括在所述吸收層和所述射極層之間形成中間層，所述中間層包括從所述吸收層的所述第二III-V族半導體材料中的III-V族半導體化合物到所述射極層的所述第一III-V族半導體材料中的III-V族半導體化合物的材料組成的遞變；

其中所述半導體結構的p-n接面形成在所述射極層和所述中間層之間，使得在所得光伏器件中的反向偏壓條件下，所述p-n接面使用以受控方式擊穿的齊納擊穿效應提供旁路功能。

2.根據權利要求1所述的方法，其中所述旁路功能為所述光伏器件的所述p-n接面固有，使得所述光伏器件提供沒有連接到或包括在所述光伏器件中的區別旁路二極管的旁路功能。

3.根據權利要求1所述的方法，其中所述吸收層以4×10¹⁷cm^-3或更高高度摻雜。

4.根據權利要求1所述的方法，其中所述吸收層在4×10¹⁷cm^-3至1×10¹⁹cm^-3的范圍內高度摻雜，并且所述吸收層的厚度在300nm至3500nm的范圍內。

5.根據權利要求1所述的方法，其中所述p-n接面形成在偏離所述半導體結構中的異質接面高達200nm的位置處。

6.根據權利要求5所述的方法，其中所述異質接面形成在所述吸收層和所述中間層之間，所述中間層包括鄰近所述吸收層形成的遞變層以及形成在所述遞變層和所述射極層之間的后窗口層。

7.根據權利要求6所述的方法，其中所述中間層中的所述遞變層提供所述中間層的材料組成的遞變。

8.根據權利要求1所述的方法，還包括在外延層剝離ELO法中將所述半導體結構與生長晶圓分離，其中所述ELO法包括蝕刻設置在所述半導體結構和所述生長晶圓之間的犧牲層。

9.根據權利要求1所述的方法，其中所述吸收層的III-V族半導體材料包括砷化鎵、磷化銦鎵、磷化鋁銦、磷化鋁銦鎵、氮化銦鎵或砷化鋁鎵。

10.根據權利要求1所述的方法，其中形成所述射極層包括形成所述p-n接面，所述p-n接面是異質接面。

11.一種III-V族半導體材料的光伏器件，包括：

半導體結構，其包括吸收層，所述吸收層被配置為吸收光子以在所述光伏器件將光能轉換成電能；

其中所述半導體結構包括射極層，所述射極層由與制成所述吸收層的第二III-V族半導體材料不同的第一III-V族半導體材料制成并且具有比所述吸收層更高的帶隙，所述第一III-V族半導體材料具有與所述第二III-V族半導體材料的化合物不同的III-V族半導體化合物；

其中所述半導體結構包括在所述吸收層和所述射極層之間形成中間層，所述中間層包括從所述吸收層的所述第二III-V族半導體材料中的III-V族半導體化合物到所述射極層的所述第一III-V族半導體材料中的III-V族半導體化合物的材料組成的遞變；

其中所述半導體結構內的p-n接面形成在所述射極層和所述中間層之間，使得在所述光伏器件的反向偏壓條件下，所述p-n接面使用以受控方式擊穿的齊納擊穿效應提供旁路功能。