[发明专利]用于形成了至少一个通孔的半导体结构的方法和设备

说明书

相关申请的交叉引用

在此将Korevaar和Johnson的名称为“METHOD AND APPARATUSFOR A SEMICONDUCTOR STRUCTURE(用于半导体结构的方法和设备)”的非临时申请no._______(代理卷号No.218409-1)全文引入以供参考。

技术领域

文中描述的实施例总体上涉及一个或多个太阳能模块。更具体而言，所述实施例涉及基于至少一个形成了至少一个通孔的半导体结构的一个或多个太阳能模块。

背景技术

依托异质结的存在的器件是本领域公知的。就文中的使用情况而言，“异质结”通常由具有某种导电类型(例如，p型)的层或区域与具有相反导电类型(例如，n型)的层或区域之间的接触形成，由此形成了“p-n”结。这些器件的例子可以包括薄膜晶体管、双极晶体管和光生伏打器件(即太阳能电池)。

一般来讲，光生伏打器件将诸如太阳光辐射、白热辐射或荧光辐射的辐射转化为电能。太阳光是大多数器件的典型辐射源。可以通过公知的“光生伏打效应”实现电能的转换。根据这一现象，落在光生伏打器件上的辐射能够进入器件的吸收器区域，从而生成电子空穴对，有时将其统称为光生电荷载流子。一般而言，电子和空穴在吸收器区域内扩散，并在接触位置汇集。

人们对于太阳能电池这种清洁的可再生能源的可靠形式具有越来越高的兴趣，因而在提高电池性能方面做了大量工作。典型地，一种提高电池性能的方式是提高器件的光电转换效率。通常以器件生成的电流量与落在其有源表面区域上的光能的比率衡量转换效率。典型的光生伏打器件在模块级别上只能显示出大约15％或更低的转换效率。光电转换效率的小幅提高，例如，1％或不足1％都意味着光生伏打技术的重大进步。

为了提高光生伏打转换效率，可以使促进电池效率降低的各种条件降至最低。两种这样的促进总电池效率的降低的不利影响可以包括电荷载流子复合和阴影损耗。因此，一般来讲，如果在这些方面之一或在所有的这些方面都有所改进，将提高光生伏打转换效率，在下文中将对此做进一步说明。

光生伏打器件的性能可能在很大程度上取决于每一半导体层的成分和微结构。例如，由结构缺陷或杂质原子引起的缺陷可能存留在单晶半导体层的表面上或其主体内部，并且可能促进电荷载流子复合。此外，多晶半导体材料含有具有随机取向的晶粒，晶粒边界将引发大量的体缺陷和表面缺陷。

这种类型的各种缺陷的存在可能是光生伏打器件中的不利影响的来源。例如，很多电荷载流子在靠近异质结的缺陷部位复合，而不是按照其既定的路径继续前往集电极。因此，它们可能变成电流载流子的损失。电荷载流子的复合可能是光电转换效率降低的主要因素之一。

可以通过钝化技术在某种程度上使表面缺陷的负面影响降至最低。例如，可以在衬底表面上形成一层本征(即非掺杂)非晶半导体材料。一般来讲，这一本征层的存在减少了电荷载流子在衬底表面处的复合，由此提高了光生伏打器件的性能。

尽管本征层的引入可以在某种程度上解决复合问题，但是仍然存在某些不可忽视的缺点。例如，本征层的存在尽管在某些方面有利，但是可能导致另一个界面的形成，即，处于本征层和上覆的非晶层之间的界面。这一新的界面又可能成为另一陷获并累积杂质和乱真污染物的部位，并且可能导致电荷载流子的额外复合。例如，在多层结构的制造过程中，淀积步骤之间的中断可能为污染物的进入创造机会，这是我们不希望看到的。此外，由于带隙的变化而导致的界面处的陡峭的能带弯曲可能导致高密度的界面状态，这是另一种可能的复合源。

除了与电荷载流子复合问题相关的设计考虑之外，还应当考虑阴影效应，其也可能制约器件性能。阴影效应泛指由光生伏打器件的前表面上相对大的汇流条的存在导致的阴影。汇流条通常起着器件的一个导电电极的作用。不利的是，由于在器件的前表面上放置汇流条，可能在接触区内阻挡相当大的一部分入射光线。通常将所述光遮挡称为“暗影”或“阴影”。阴影阻碍了由有源材料构成的下方区域接收入射辐射，从而减少了电荷载流子的生成。显然，电荷载流子的减少能够降低光生伏打器件的效率。

此外，在器件的正面具有接触可能提高模块制造的复杂性。通常，模块可能包括很多器件。与所述正面具有接触的器件通常还具有位于背面的接触。处于器件两面上的接触可能提高模块制造的复杂性，并由此提高其造价。