CN101183688A - 非晶态串联的纳米结构太阳能电池 - Google Patents

非晶态串联的纳米结构太阳能电池 Download PDF

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Abstract

一种包括多个设置在衬底表面上的细长纳米结构和共形沉积在细长纳米结构上的多层膜以形成多个光敏结的光伏器件。一种制造这种光伏器件的方法包括在衬底表面上生成多个细长纳米结构和共形沉积多层膜来形成多个光敏结。该多个光敏结设计用来捕捉不同波长的光。一种太阳能面板包括至少一个光伏器件。

Description

非晶态串联的纳米结构太阳能电池
技术领域
本发明主要涉及太阳能电池，更具体地涉及包括在细长纳米结构上共形排列的层叠多结阵列(stacked multi-junction array)的那些太阳能电池。
背景技术
目前，硅(Si)是太阳能电池制造中最常用的材料，这些太阳能电池用来将光能转换为电能。使用单和多pn结太阳能电池来达到这个目的，但它们都无法有效地降低制造和使用这项技术的成本。因此，来自传统电能源的竞争抑制了所述太阳能电池技术的广泛使用。
大部分电子器件和光电器件需要形成结。例如，一种导电类型的材料和相反导电类型的不同材料接触形成异质结。可选地，也可以将单一材料的不同掺杂层来成对设置以形成pn结(或同质结)。由于导电类型的改变和/或带隙上的变化导致在异质结处的陡峭能带弯曲可能导致形成高密度的界面状态，从而发生载流子复合。制造过程中在结处引入的缺陷可能进一步充当载流子复合中心从而降低器件性能。
由于光激发电子和晶格振动(称为声子)的相互作用使得光激发电子迅速丧失它可能具有的超过带隙的任何能量，，导致复合增加，从而使得现有的太阳能电池缺乏效率。单是这种丧失就将标准电池的转换效率限制到约44％。此外，在半导体晶体中，光生电子和陷获状态的空穴的复合进一步降低了所述效率，其中所述陷获状态和点缺陷(间隙杂质)、金属簇、线缺陷(位错)、面缺陷(层错)和/或晶粒边界相关。虽然后面的这种效率上的降低可以由使用其它具有合适特性(特别是光生载流子具有长的扩散长度)的材料克服，但这仍然无法使这项技术的成本与其它传统电源相匹敌。
由于半导体一般不吸收能量低于使用材料的带隙的光，所以效率进一步丧失。考虑所有这些光伏丧失，Shockley和Queisser发现单结电池的性能被限制为刚刚高于带隙为1.45电子伏(ev)的理想电池的30％效率(Shockley和Queisser，“Detailed Balance Limit of Efficiency of p-n Junction Solar Cell”，J.Appl.Phys.，1961，32(3)，pp.510-519)。近来的计算显示这种单结的“限制效率”是29％(Kerr等，“Lifetime and efficiency of limits of crystalline silicon solar cells，”Proc.29thIEEEPhotovoltaic Specialists Conference，2002，pp.438-441)。
制作PV器件的材料的吸收能力也可能影响电池的效率。已经描述了一种p-i-n薄膜太阳能电池，它具有由可变带隙材料形成的i型半导体吸收层，所述i-层设置于p型半导体层和n型半导体之间。参考美国专利No.5252142。可变带隙的吸收层提高了光电转换效率。
多结太阳能电池被证明也有更高的效率。通过结合具有不同带隙的层叠结以捕获更宽光谱范围的光，可以得到更好的性能。所述器件典型地由层叠的p-n结或层叠的p-i-n结构造。这种阵列中的每套结通常认为是单元(cell)。典型的多结太阳能电池包括两个或者三个层叠在一起的单元。Marti和Araujo(A.Marti和G.L.Araujo，Sol.Ener.Mater.Sol.Cells，1996，43(2)，pp.203-222)在理论上分析了多结电池的最佳带隙和理论效率随着所述层叠中单元数目的变化关系。
纳米结构
已经描述了在p-n结二极管阵列中的硅纳米线(nanowire)(Peng等，“Fabrication of large-Area Silicon Nanowire p-n Junction Diode Arrays，”Adv.Mater，2004，vol.16，pp.73-76)。然而，所述阵列并没有经配置以用于光伏器件中，也没有暗示这种阵列可以如何用于增加太阳能电池的效率。
已经描述了在太阳能电池器件中的硅纳米结构(Ji等，“SiliconNanostructures by Metal Induce Growth(MIG)for Solar Cell Emitters，”Proc.IEEE，2002，pp.1314-1317)。在所述器件中，可通过将Si溅射到镍(Ni)预层(pre-layer)上从而形成嵌入在微晶硅薄膜中的硅纳米线，其厚度决定了硅纳米线是否长在所述薄膜中。然而，所述纳米线不是有源光伏(PV)元件，它们只用于抗反射。
在2005年3月16日共同转让的未决美国专利申请No.11/081967中描述了包括硅纳米结构的太阳能电池，其中所述纳米结构是有源PV元件。在所述具体申请中，电荷分离结主要包括在纳米结构本身中，通常在所述纳米结构的合成中需要掺杂变化。
作为前述的结果，在纳米结构支架(nanostructured scaffold)上结合多结单元可以使太阳能电池具有可与传统电源相比拟的效率。这样，不断需要探求PV器件的新配置。纳米结构器件尤其如此，因为纳米结构器件可以得益于在光吸收时改善的光捕捉和缩短的电荷传输途径。
发明内容
一些实施方案中，光伏器件包括设置在衬底表面上的多个细长的纳米结构和在所述细长纳米结构上共形沉积的多层膜。该多层膜包括多个光敏结(photoactive junction)。在细长纳米结构上构建的光敏结阵列可以提供用以捕捉宽光谱范围的光的装置。该细长纳米结构可提供用于创建多个光通道以最优化光吸收的装置。
一些实施方案中，制作光伏器件的方法包括在衬底表面上生成多个细长纳米结构并共形沉积多层膜。该多层膜包括多个光敏结。
一些实施方案中，太阳能面板包括至少一个光伏器件，其中太阳能面板将每个所述器件与其周围的大气环境隔离并使得可以产生电能。
前面的描述粗略地概括了本发明的特征以更好的理解下面本发明的详细描述。接下来将描述本发明的附加的特征和优势，其构成本发明权利要求的主题。
附图说明
为更完整的理解本发明及其优势，结合下面的附图参考下面的描述，其中：
图1显示了根据本发明一个实施方案的光伏器件的部分截面图。
图2显示了根据本发明一个实施方案的具有两个p-n结的多结器件中的半导体纳米结构。
图3显示了根据本发明一个实施方案具有三个p-n结的多结器件中的半导体纳米结构。
图4显示了根据本发明一个实施方案具有两个p-n结的多结器件中的导电纳米结构。
图5显示了根据本发明一个实施方案具有两个p-i-n结的多结器件中的导电纳米结构。
图6显示了根据本发明一个实施方案上面合成有纳米结构的衬底元件。
图7显示了根据本发明一个实施方案用于构建光伏器件的方法步骤。
图8a-c显示了根据本发明一个实施方案长在衬底表面上的细长纳米结构。
图9a-b显示了根据本发明一个实施方案沉积在细长纳米结构周围的多层膜。
具体实施方式
在一些实施方案中，本发明涉及光伏(PV)器件，其可以包括细长纳米结构和共形设置在其上的多层膜。该多层膜可以包括多个光敏结，例如p-n和p-i-n结。这些光敏结可以和隧道结层叠在一起，所述隧道结将该多结阵列中的每个单元分开。多结阵列中的每个单元可以串联排列，并可包括p-n结、p-i-n结以及其组合。在一些实施方案中，细长纳米结构可以是第一光敏结的一部分并被适当地掺杂为p层或n层。在可选的实施方案中，该细长纳米结构可以是导电的，因而不是光敏结的一部分。
在下面的描述中，将给出例如具体数量、尺寸等的细节以彻底理解本发明的实施方案。然而，显然对那些本领域技术人员而言，本发明可以在没有这些特殊细节的情况下实施。在许多情况下，由于这些细节对完全理解本发明不是必要的，并在本相关领域普通技术人员的能力范围之内，所以省略了有关以上考虑之类的细节。
一般性地参考附图，可以理解这些图解是用于描述本发明的具体实施方案，而不是限制该发明。
虽然这里使用的大部分术语已经为本领域技术人员所了解，仍然举出下面的定义以帮助理解本发明。然而，应当了解，当术语没有明确定义时，应当采用本领域技术人员目前接受的方式解释。
这里定义的“光伏器件”是包括至少一个光电二极管并利用光伏效应产生电动势(e.m.f)的器件。参考Penguin Dictionary of Electronics，Third Edition，V.Illingworth，Ed，Penguin Books，London，1998。这种器件的例子是“太阳能电池”，其中太阳能电池是已经将其光谱响应针对太阳辐射最优化的光电二极管。
这里定义的“纳米级”一般是指低于1μm的尺寸。
这里定义的“纳米结构”一般是指在至少两个维度上是纳米级的结构。
这里定义的“细长纳米结构”是在至少两个维度上是纳米级的纳米结构。这种细长纳米结构的例子包括例如，但不局限于，纳米线、纳米棒(nanorods)和纳米管等等。
这里定义的“纳米线”一般是在至少两维上典型为亚微米(＜1μm)并具有大致圆柱状的细长纳米结构。它们一般是单晶。
这里定义的“共形”是大致适应(即，共形到)其涂覆的结构的形状的涂层。然而，这个术语应当广泛解释为允许基本上填充所涂覆的结构之间的空隙——至少在一些实施方案中。单一的共形层可随着被涂覆的结构的不同部分而有不同的厚度。
这里定义的“半导体材料”是具有一般介于金属和绝缘体之间的导电性的材料，其中该材料具有位于其价带和导带之间的能隙，或“带隙”。这种半导体材料在其纯净不掺杂的状态下典型的称作“本征的”。
这里定义的“p掺杂”是指用引入有效增强本征半导体材料导电性并使费米能级移向价带从而可以形成结的杂质来掺杂半导体材料。这种p掺杂的例子是添加少量的硼(B)到硅(Si)中。
这里定义的“n掺杂”是指用引入有效增强本征半导体材料导电性并使费米能级移向导带从而可以形成结的杂质来掺杂半导体材料。这种n掺杂的例子是添加少量的磷(P)到硅(Si)中。
这里定义的“电荷分离结”包括不同类型(例如，不同掺杂剂和/或本体组成)材料之间的边界，其通过势垒和电场梯度的存在使得电子和空穴分离。
这里定义并和光伏器件相关的“异质结”是通过两种具有不同带隙的不同半导体材料的接触建立的电荷分离结。
这里定义的“有源PV元件”是那些与建立电荷分离结有关的PV器件的元件。
这里定义的“p-n光伏器件”是包括至少一个包括由p掺杂半导体和n掺杂半导体接触建立的电荷分离结的光电二极管的器件。
这里定义的“p-i-n光伏器件”是三种材料的层叠，其中一层是p掺杂(主要传导空穴)，一层不掺杂(即，本征的)，另一层是n掺杂(主要传导电子)。
这里定义的“多结”是层叠的光敏结的串联阵列，所述光敏结可以包括p-n结和/或p-i-n结。每个光敏结可以通过隧道结和其相邻单元分离。
这里定义的“太阳能电池”基本上是将太阳辐射能量转换的光伏器件。
这里定义的“纳米模板(nanotemplate)”是包括具有纳米级尺寸的孔或列的阵列的无机或有机薄膜。该孔一般以基本上相对于膜平面垂直的方向在膜中穿过。
器件
参考图1，一些实施方案中，本发明涉及到基于多结纳米结构的光伏器件，其可以包括：
(a)设置在衬底102上的多个细长纳米结构101。该细长纳米结构可以包括例如晶态硅纳米线，在一个实施方案中可以是p掺杂半导体，在另一个实施方案中可以是n掺杂半导体。可选的，它们可以是简并(degenerately)掺杂硅和其它金属物质作为半导体；和
(b)共形设置在细长纳米结构周围的多层膜103。一个实施方案中，至少多层膜103的一部分可以形成光敏结的元件。一些实施方案中，该光敏结可以是p-n结，在其它实施方案中，光敏结可以是p-i-n结。还在另一个实施方案中，多层膜103的至少一部分可以包括隧道结。
一些实施方案中，透明导电材料(TCM)层104沉积于多层膜103上。TCM104可以基本上填充多个细长纳米结构间的空隙。此外，TCM104可以在多个细长纳米结构顶部上形成名义上的平坦表面。而且，上部接触105和底部接触(没有显示)典型地将可以将器件连接到外部电路，其中底部电极典型地(不是经常)和衬底集成一起(参阅下文)。
细长纳米结构101典型地具有从约100nm到约100μm的长度，和从约5nm到约1μm的宽度。一些实施方案中，纳米结构以和衬底102平面基本上垂直的方向排列在衬底102上，大部分的所述纳米结构101形成大于45度的角。在其它实施方案中，纳米结构101以大体上随机的方式设置在衬底102上。
细长纳米结构101可以根据不同的实施方案由任何适于光伏器件的材料制成。适合的半导体材可以包括，但不限制于，硅(Si)、硅锗(SiGe)、锗(Ge)、砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、GaInP，GaInAs，砷化铟镓(InGaAs)、氮化铟(InN)、硒(Se)、碲化镉(CdTe)、Cd-O-Te、Cd-Mn-O-Te、ZnTe、Zn-O-Te、Zn-Mn-O-Te、MnTe、Mn-O-Te、铜氧化物、碳、Cu-In-Ga-Se、Cu-In-Se及其组合。适合的导电物质包括，但不限制于，简并掺杂的硅、金属物质例如铝(Al)、铂(Pt)、钯(Pd)和银(Ag)、碳纳米管及其组合。
一些实施方案中，多层膜103的特定层可以包括是p掺杂和n掺杂半导体的组合物。还可以包括非掺杂层，可以包括本征层和作为隧道结的层。在一个实施方案中，多层膜103可以构成层叠的p-n结的单元。在另一实施方案中，多层膜103可以构成层叠的p-i-n结的单元。在另一实施方案中，多层膜103可以构成层叠的p-n和p-i-n结的组合。一些实施方案中，所述单元可由作为隧道结的层分离(见下页)。
构成光敏结的多层膜103的部分的组成可以是例如非晶硅(α-Si)、非晶硅锗(α-SiGe)、纳米晶硅(nc-Si)和非晶态碳化硅(α-SiC)。一个实施方案中，所述材料可以以增加带隙能的层形式在细长纳米结构101周围有序排列(ordered)。
典型的，多层膜103可以具有从5埃到50000埃的范围内的厚度。多层膜103内单个层的厚度可能难以确定，然而，该厚度可以调整到使带隙能量不同的结之间的电流匹配最优化。也就是说，可以选择给定层的厚度使得每个独立的单元(即，每个光敏结)中产生的光电流基本上相同。
一些实施方案中，多层膜103的特定层可以包括隧道结。这种情况下，其材料组成可以是金属氧化物，例如氧化锌，或高掺杂的非晶硅层。
一些实施方案中，细长纳米结构可以是n掺杂半导体，也可以是p掺杂的。然而，为在器件中产生光敏结，纳米结构的掺杂应当与在多层膜中的相邻层的掺杂相反。根据本发明的一个实施方案，图2显示了设置在衬底202上的简单多个p-n结器件200。参见图2，细长纳米结构201可以是例如n掺杂半导体，并作为包括第一p掺杂层210的第一p-n结(第一单元)的第一元件集成。第二p-n结，可以包括n掺杂层220和p掺杂层230，其由隧道结240隔离。多层膜203的每一层可连续并共形地沉积在细长纳米结构201周围。本领域技术人员将意识到通过改变两个p-n结之间的带隙来捕捉不同波长的光的好处。
参考图3，另一个实施方案中，可以在沉积在细长纳米结构301周围的多层膜303(参看图2的203)上增加另外的层来形成新的多层膜308。该增加的层可以包括另一个隧道结340。而且，可以有包括p掺杂层350和n掺杂层360的第三p-n结。原则上，可以增加任意数目的层来形成任意数目的具有插入的隧道结的p-n结。这种层叠光敏结的数目可由每层引入的厚度和沉积在衬底302上的每一相邻细长纳米结构301之间的距离的相互关系，以及保证电流匹配的能力来决定。这样，每个光敏结(即，单元)可以有具有一定厚度的组成层以保证每个单元之间大致相等的光电流，其中所述厚度取决于材料的带隙能量。
此外，图3还显示了根据本发明一个实施方案的采用掺杂晶体硅(c-Si)作为基础单元的多结器件。底单元可以包括半导体掺杂纳米线301和在所述线周围相反掺杂的第一共形沉积层(参考图2的210)。包括层350和360的最外围(顶单元)基本上是非晶硅。最后，中间单元(参加图2，220/230)，可以是具有中等带隙能量的材料，例如非晶硅锗(α-SiGe)。在另一个实施方案中，从底部到顶部层叠的单元可以分别是c-Si、α-SiGe和非晶碳化硅(α-SiC)。
如图4所示，器件400的细长纳米结构401可以是导体，并不是层叠的多结结构的一部分。在这个实施方案中，细长纳米结构401可以作为设置在衬底402上的电极。多层膜403可以包括第一p-n结(具有第一p掺杂层410和第一n掺杂层420)、第二p-n结(具有第二p掺杂层430和第二n掺杂层440)、和在第一p-n结和第二p-n结之间的隧道结450。虽然这个实施方案描述的是具有两个p-n结的器件400，本领域普通技术人员将意识到可以在细长纳米结构401周围层叠三个p-n结(具有散布其中的合适隧道结)。在另外的实施方案中，可以层叠任意数目的p-n结。同样，空间限制和电流匹配将是决定可以包含的p-n结确切数目的限制因素。
为了示例目的，根据其中细长纳米结构401是导电的实施方案，将在三单元(每个单元包括光敏结)器件中使用下面的材料配置。包括410和420的底单元(参考图4)可以是α-SiGe。中间单元，其包括430和440，可以是具有不同Si∶Ge比的α-SiGe以获得中间带隙能量。最后，顶单元(没有显示)共形布置在该中间单元周围，可以是α-Si。另一三种材料的配置，从底单元到顶单元可以包括，例如，纳米晶硅(nc-Si)、α-Si层(通过改变氢含量而具有中间带隙能量)，和α-Si。还在另一个配置中，底单元可以是nc-Si，中间单元可以是α-SiGe，顶单元可以是α-Si。本领域普通技术人员可以意识到以合适掺杂产生光敏结的三种材料的任意集合可以形成层叠单元。例如，上述的每个顶单元可以用α-SiC代替α-Si作为本体材料。
如前面描述的，该器件可以具有层叠的p-n结。如图5所示，器件可以相反包括在衬底502上的细长纳米结构501，其也作为骨架(scaffold)以共形沉积层叠的p-i-n结。器件500可以包括限定两个层叠p-i-n层的多层膜503。该第一所述结包括第一n掺杂层510、第一本征层525和第一p掺杂层520。同样，第二结包括第二n掺杂层530、第二本征层535和第二p掺杂层540。第一和第二p-i-n层由隧道结550分离。虽然器件500显示的是具有2个层叠的p-i-n结的器件，本领域普通技术人员将意识到可以在上述的限制范围内在细长纳米结构501周围层叠任何数目的p-i-n结。
一些实施方案中，上述器件还包括置于衬底上或与衬底集成的纳米多孔模板，细长的半导体纳米结构从模板中伸出。当所述纳米结构从模板中长出时，情况常常是这样。参见图6，一些实施方案中，层状的衬底102可以包含置于衬底载体102a上的纳米多孔模板102c和/或半导体层102b。
在一些实施方案中，多孔纳米模板102c包含选自阳极电镀氧化铝(AAO)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、和氮化硅(Si3N4)等的材料。一些实施方案中，多孔纳米模板102c的厚度(或平均厚度)可以在约0.1μm到约100μm之间，其中该多孔纳米模板的孔径(或者平均直径)可以在约1nm到约1μm之间，且其中该多孔纳米模板可以具有约105/cm2和约1012/cm2之间的孔密度。
在采用了透明导电材料的层的器件实施方案中，该透明导电材料可以是透明导电氧化物(TCO)。在一些所述实施方案中，透明导电氧化物是氧化铟锡(ITO)。在一些其它的所述实施方案中，该透明导电氧化物是掺杂ZnO。典型的，该透明导电材料具有在约0.05μm和约1μm之间的厚度。
一些实施方案中，衬底提供了底部接触。一些实施方案中，透明导电材料层提供顶部接触。根据预期的应用，器件可以针对顶部和/或底部照明进行设置。
器件制造
一些实施方案中，本发明涉及图7中用于制备基于上述多结纳米结构的光伏器件(依照本发明的一个实施方案)的方法700。根据图7，结合图2-5，在步骤701中将多个细长纳米结构设置在衬底上。一些实施方案中该细长纳米结构是半导体(图2-3)，其它实施方案中是导体(图4-5)；(步骤702)多层膜共形沉积在细长纳米结构上，在一些实施方案中每层的材料具有适宜的掺杂。在其它实施方案中它们也可以是本征的或作为隧道结；(步骤703)在多层膜上沉积导电透明材料作为层；以及(步骤704)建立顶部接触和底部接触，它们可以经操作以将器件连接到外部电路。顶部接触可以设置在TCM上，底部接触可以设置在相对于细长纳米结构的衬底表面上或和衬底集成。
在一些这样的上述方法实施方案中，可以通过选自化学气相沉积(CVD)、金属有机化学气相沉积(MOCVD)、等离子增强化学气相沉积(PECVD)、热丝化学气相沉积(HWCVD)、原子层沉积、电化学沉积、溶液化学沉积及其组合的方法来生长该细长纳米结构。在一些所述实施方案中，该细长纳米结构通过由金属纳米颗粒催化生长来提供，其中金属纳米颗粒可以设在纳米多孔模板中，且其中金属纳米颗粒可以包括选自包括金(Au)、铟(In)、镓(Ga)和铁(Fe)的金属。
一些实施方案中，采用纳米多孔模板来生长细长纳米结构，如于2005年5月27日提交的共同转让的美国专利申请序列号11/141613所描述的那样。
在一些这种上述方法的实施方案中，采用选自CVD、MOCVD、PECVD、HWCVD、溅射及其组合的技术来进行共形沉积多层膜的步骤。
太阳能面板
一些实施方案中，该发明涉及可以包括至少一个这里披露的基于多结纳米结构的光伏器件的太阳能面板。太阳能面板将每个器件和其周围的大气环境隔离并允许产生电能。
最后，本发明的实施方案提供了可以具有高效率和抗光诱导劣化的多结纳米结构光伏器件。根据这里公开的实施方案构建的该PV单元可以优化光的吸收并在异质结界面上使复合最小化。其它的优势包括低成本和易于制造，特别是在包括主要基于硅的单元的实施方案中。其中细长纳米结构具有导电性的实施方案可以提供更容易匹配电流的单元。
实施例
下面的实施例用于示范本发明的特定实施方案。本领域技术人员应当了解下面实施例中公开的方法只是表示了本发明的示范实施方案。然而，根据本公开，那些本领域的熟悉技术人员应当知道可以对描述的特定实施方案做出许多改变，并在不背离本发明的精神和范围下得到相同或类似的结果。
实施例1：下面的实验实施例是描述这里公开的纳米线的生长的实施方案。它们意于示例本发明，而不是限定。图8a显示了具有57nm平均直径的长的、高密度的硅纳米线的生长。图8b显示了具有182nm平均直径的较短的低密度硅纳米线的生长。最后，图8c显示了具有70nm平均直径的硅纳米线的随机阵列。
实施例2：下面的实验实施例是描述这里公开的围绕纳米线共形沉积层的实施方案。它们意于示例本发明，而不是限定。图9a显示了在长的高密度硅纳米线上共形沉积α-Si的高密度线。图9b显示了在c-Si纳米线900上共形沉积的α-Si的截面图。该α-Si层通过CVD引入。α-Si的第一层910是本征的，第二层920是n掺杂的。
可以理解，上述实施方案的一些上述的结构、功能和操作对执行本发明是不必要的，它们被加入描述中只是为了示例实施方案的完整性。此外，可以理解，上述参考专利和公开物中提及的特殊结构、功能和操作可以结合本发明使用，但它们在使用中不是最核心的。因此可以理解，在实际上不背离由附加的权利要求定义的本发明的精神和范围下，可以用特别描述的方式以外的方式来实现本发明。

Claims (10)

1.一种光伏器件，包括：
衬底(102)；
多个细长纳米结构(101)，设置在所述光伏器件的所述衬底(102)的表面上；和
多层膜(103)，共形地沉积在所述多个细长纳米结构(101)上形成多个光敏结。
2.如权利要求1所述的光伏器件，其中所述多个光敏结包括至少一个p-n结。
3.如权利要求1所述的光伏器件，其中所述多个光敏结包括至少一个p-i-n结。
4.如权利要求1所述的光伏器件，其中所述多层膜还包括至少一个隧道结(240)。
5.如权利要求1所述的光伏器件，其中所述多个细长纳米结构(101)集成在第一光敏结中。
6.如权利要求1所述的光伏器件，其中所述多个细长纳米结构(101)是导体。
7.如权利要求1所述的光伏器件，还包括：
透明导电材料(TCM，104)，共形地设置于所述多层膜(103)上，所述设置方式使得所述TCM(104)填充了所述多个细长纳米结构(101)的每个之间的空隙，并在所述多个细长纳米结构(101)上提供了平坦表面。
8.如权利要求11所述的光伏器件，还包括：
顶部和底部接触(105)，用于连接所述光伏器件到外部电路；
其中所述顶部接触(105)设置在所述TCM(104)上，所述底部接触设置在所述衬底的和所述细长纳米结构(101)相对的表面上或集成在所述衬底(102)中。
9.一种制造光伏器件的方法，该方法包括以下步骤：
在衬底(102)表面上生长多个细长纳米结构(101)；以及
在所述多个细长纳米结构(101)上共形沉积多层膜(103)从而形成多个光敏结。
10.一种包括至少一个如权利要求1所述的光伏器件的太阳能面板，其中该太阳能面板将这些器件与其周围的大气环境隔离并允许产生电能。
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