[發明專利]制備含碳化硅的無氮層的方法

在審

• 申請號: 201880063703.5
• 申請日: 2018-09-20
• 公開（公告）號: CN111164734A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 西格蒙德·格羅伊利希-韋伯
• 申請（專利權）人: PSC科技股份有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;C01B32/956
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 喬獻麗

本發明涉及一種通過含碳和硅溶液或分散體生產薄的無氮碳化硅層的方法。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域。特別地，本發明涉及一種生產含碳化硅層的方法，該含碳化硅層無氮。此外，本發明涉及碳化硅(SiC)層和碳化硅層在太陽能電池中的用途。此外，本發明涉及一種生產太陽能電池的方法和太陽能電池。

背景技術

在氣候變化時期，再生能源和/或機械和/或電氣和/或化學能源的再生類型變得越來越重要。在光伏領域有很大的潛力。長期以來，研究界和/或工業界一直認為，根據使用的材料和太陽能電池的設計，最大效率約為30％至40％。然而，由于硅的帶隙很小，太陽高能量輻射引起的熱化問題無法避免。因此，所有能量高于帶隙的光子都會導致更高的能量輻射，從而限制了太陽能電池理論上可能的最大效率。

這個最大效率也被稱為肖克利-奎伊瑟極限(Shockley-Queisser limit)。肖克利和奎伊瑟已經確定了效率的上限，即太陽有效能量的利用率，約為30％，特別是考慮到地球大氣層外未聚焦的太陽光。

在研究方面，近幾年和幾十年來，在提高最大效率方面進行了調查或采取了不同的研究方法。總之，不同的趨勢和方法可以用術語“第三代太陽能電池”來描述。對于所謂的“第三代太陽能電池”，假設最大效率為86％。這種效率是基于卡諾效率(Carnotefficiency)，考慮到太陽溫度和可用的已輻射的太陽輻射比例，由玻爾茲曼定律(Boltzmann law)確定。最終，理論上最大可能的卡諾效率在實際應用中無法通過輻射功率的可用部分以太陽能電池形式在商業光伏應用中來實現。然而，出發點是，可以提高先前假設的效率，該效率由于半導體技術而受到限制。

在通用術語“第三代太陽能電池”下，將各種優化效率的方法捆綁在一起，以試圖減少熱化損失。除串聯太陽能電池外，大多數方法都是尚未實現或證明的理論概念和模型。這方面的例子是熱光伏轉換，其中中間吸收層(absorber)由太陽輻射加熱，太陽能電池背面的吸收層吸收中間吸收層的部分熱輻射并將其轉換為電能。另一方面，在串聯電池中，可以使用單色輻射來操作太陽能電池，其中多個太陽能電池一個接一個地排列，能隙減小。在上下轉換的概念中，計劃通過發光材料使太陽光譜適應太陽電池材料。

第三代太陽能電池的進一步研究方向可以在“中間帶太陽能電池”中看到，該電池利用了“雜質光伏(IPV)效應”。通過將“中間”帶(IB)作為導帶和價帶之間的所謂中間帶，可以使用能量低于帶隙的光子。如果光子的能量低于導帶和價帶之間的帶隙，那么光子就不會被傳輸利用。因此，感應的光電流和太陽能電池的效率都可以提高。因此，通過中間帶或中間能級可以產生額外的電子-空穴對，盡管也可以通過中間態重新組合電子-空穴對。

在中間帶太陽能電池領域，由于材料的帶隙較大，目前還沒有考慮在太陽能電池中使用。在較大的帶隙下，可以避免上述的熱化問題，但傳統太陽能電池的最大效率在2ev以上的帶隙處也會顯著下降，因此不考慮2ev以上的帶隙，其不受熱化問題的影響。傳統太陽能電池在1ev和2ev之間的帶隙中達到肖克利-奎伊瑟極限后，其最大可能效率最高。

選擇合適的材料來實現中間帶(IB)太陽能電池是很困難的，因為必須考慮大量不同的因素。盡管中間帶太陽能電池的理論方法前景廣闊，但這些還不可用。現有技術僅討論了理論上可能的材料組合物。

例如，人們認為中間帶太陽能電池是基于使用量子點的新型納米材料。此外，已知摻雜雜質或使用低合金半導體合金。由于不需要的組合，通過雜質引起的重組通道進行雜質摻雜很困難。利用量子點，可以證明中間帶太陽能電池的基本概念，從而中間帶可以提高太陽能電池的效率。此外，砷化鎵(GaAs)用作上述系統的主體材料，因此1.42ev的帶隙能量大大低于2.4ev的中間帶太陽能電池的最佳帶隙能量。低合金半導體合金還包括InGaAsN和ZnTe:O，其中中間帶的能級可根據合金組成變化。上述方法目前正在進行科學的討論和研究。