CN112259630A - 碳化硅电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种碳化硅电池，涉及太阳能光伏技术领域。碳化硅电池包括：硅基底，硅基底的向光面上的碳化硅吸收层；硅基底具有多个第一导电孔，第一导电电极形成于第一导电孔内，第一导电电极用于传输碳化硅吸收层产生的第一类载流子；硅基底为本征或轻掺杂的硅；碳化硅吸收层包含具有中间带的碳化硅材料。碳化硅吸收层位于硅基底的向光面，碳化硅吸收层包含具有中间带的碳化硅材料，简化了碳化硅电池的生产工艺，具备较高的生产效率，使得碳化硅电池量产变得容易。硅基底上的第一导电孔，以及位于第一导电孔内的第一导电电极传输碳化硅吸收层产生的第一类载流子，可以降低串联电阻。

Description

碳化硅电池
技术领域
本发明涉及太阳能光伏技术领域，特别是涉及一种碳化硅电池。
背景技术
碳化硅材料具备较为理想的中间带材料特性，是较为合适的中间带吸收层材料。
但是，碳化硅晶片生长、切片成本较高，且成品后难以实施掺杂等后续加工工艺，导致碳化硅电池量产困难。
发明内容
本发明提供一种碳化硅电池，旨在解决碳化硅电池量产困难的问题。
根据本发明的第一方面，提供了一种碳化硅电池，所述碳化硅电池包括：硅基底，所述硅基底的向光面上的碳化硅吸收层；
所述硅基底具有多个第一导电孔，第一导电电极形成于所述第一导电孔内，所述第一导电电极用于传输碳化硅吸收层产生的第一类载流子；所述硅基底为本征或轻掺杂的硅；
所述碳化硅吸收层包含具有中间带的碳化硅材料。
本申请中，碳化硅吸收层位于硅基底的向光面，碳化硅吸收层包含具有中间带的碳化硅材料，也就是在低成本的硅基底的向光面上制作碳化硅吸收层，相对于现有技术中生长碳化硅晶棒再切割加工而言，简化了碳化硅电池的生产工艺，具备较高的生产效率，使得碳化硅电池量产变得容易。同时，硅基底为本征或轻掺杂的硅，硅基底不选择传输载流子，硅基底上的第一导电孔，以及位于第一导电孔内的第一导电电极传输碳化硅吸收层产生的第一类载流子，可以降低串联电阻。
根据本发明的第二方面，提供了另一种碳化硅电池，所述碳化硅电池包括：硅基底，所述硅基底的向光面上的碳化硅吸收层；
所述硅基底具有多个第一导电孔，第一导电电极形成于所述第一导电孔内，所述第一导电电极用于传输碳化硅吸收层产生的第一类载流子；所述硅基底用于选择传输第二类载流子；
所述碳化硅吸收层包含具有中间带的碳化硅材料。
本申请中，碳化硅吸收层位于硅基底的向光面，碳化硅吸收层包含具有中间带的碳化硅材料，也就是在低成本的硅基底的向光面上制作碳化硅吸收层，相对于现有技术中生长碳化硅晶棒再切割加工而言，简化了碳化硅电池的生产工艺，具备较高的生产效率，使得碳化硅电池量产变得容易。同时，硅基底上的第一导电孔，以及位于第一导电孔内的第一导电电极传输碳化硅吸收层产生的第一类载流子，可以降低串联电阻。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明实施例中的第一种碳化硅电池的结构示意图；
图2示出了本发明实施例中的第二种碳化硅电池的结构示意图；
图3示出了本发明实施例中的第三种碳化硅电池的结构示意图；
图4示出了本发明实施例中的第四种碳化硅电池的结构示意图。
附图编号说明：
1-硅基底，61-第一接触层，62-第一导电电极，64-第二导电电极，2-碳化硅吸收层，3-第二接触层，4-第二电极，5-第一电极，101-修饰层，102-下功能层，301-上表面钝化层，302-上表面减反射层，7-电学隔离结构或空隙。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1示出了本发明实施例中的第一种碳化硅电池的结构示意图。参照图1所示，该碳化硅电池包括：硅基底1、位于硅基底1的向光面上的碳化硅吸收层2。可选的，碳化硅吸收层2以外延的形式形成在硅基底1上。硅基底1提供碳化硅吸收层2的生长基础，且提供机械支撑。碳化硅吸收层2包含具有中间带的碳化硅材料，在外延工艺中通过掺杂的形式，形成上述中间带。具有中间带的碳化硅材料在碳化硅吸收层2中所占的比例不作具体限定。例如，全部的碳化硅吸收层2可以均为具有中间带的碳化硅材料。具有中间带的碳化硅材料，由于中间带的存在可以吸收更多的光，因此，具有中间带的碳化硅材料可以主要起到的光吸收作用。在低成本的硅基底1的向光面上制作碳化硅吸收层2，相对于现有技术中生长碳化硅晶棒再切割加工而言，简化了碳化硅电池的生产工艺，具备较高的生产效率，使得碳化硅电池的量产变得容易。
碳化硅吸收层2中的导电性掺杂采用采用III族元素(p型掺杂)或V族元素(n型掺杂)，常用导电性掺杂元素包括硼、铝、镓、铟、氮、磷、砷等。碳化硅吸收层2中的导电性掺杂的掺杂浓度为1×1013cm-3-1×1019cm-3。
碳化硅吸收层2中具有中间带的碳化硅材料的中间带掺杂可以采用过渡金属元素、III族元素、V族元素或VI族元素，如钴、硼、氮、氧、钪、钛、钒、锰、铁、钴、镍、铜、锌等，掺杂浓度范围为1×1012cm-3-9×1020cm-3。
碳化硅吸收层2中具有中间带掺杂功能的元素是否具有导电性掺杂功能不作具体限定。例如，在碳化硅吸收层2中具有中间带的碳化硅材料具有导电性掺杂的情况下，导电性掺杂和中间带掺杂均可以采用硼元素进行。
可选的，碳化硅吸收层2可以为立方结构晶体，碳化硅吸收层2可以为单晶或多晶。参照图1所示，碳化硅吸收层2的厚度为h1，100um≥h1≥0.5um。碳化硅吸收层2的向光面为平面或绒面。碳化硅吸收层2的向光面还可以具备纳米陷光结构、等离子激元结构等，以增加陷光效果。
硅基底1具有多个第一导电孔，第一导电孔数量和尺寸不作具体限定。第一导电电极62形成于第一导电孔内，第一导电电极62用于传输碳化硅吸收层2产生的第一类载流子。该第一类载流子为空穴载流子或电子载流子。第一导电电极62的数量不作具体限定，第一导电电极62将第一类载流子传导至第一电极5，以向外传输电能。第一电极5的材料和结构均不作具体限定。例如，在第一电极位于碳化硅吸收层2的背光面的情况下，第一电极5可以为全背电极。图1结构中，第二载流子在第二电极4导出。
图1所示的硅基底1为本征或轻掺杂的硅，即，图1中硅基底1不用于选择传输载流子，可以降低串联电阻。
图2示出了本发明实施例中的第二种碳化硅电池的结构示意图。可选的，参照图1或图2所示，第一导电电极62与碳化硅吸收层2之间形成第一接触层61，第一接触层61选择传输第一类载流子。第一类载流子可以为电子载流子或空穴载流子。
可选的，参照图1或图2所示，第一接触层61在硅基底1上的投影面积小于硅基底1的面积，进而硅基底1的向光面除了第一接触层61之外还有裸露的区域，硅基底1的向光面除了第一接触层61之外的裸露的区域可以作为碳化硅吸收层2的生长基础。需要说明的是，第一接触层61的投影面积具体比硅基底1的面积小多少不作具体限定，以满足载流子传输以及碳化硅吸收层2的生长为约束。
图3示出了本发明实施例中的第三种碳化硅电池的结构示意图。参照图2、图3所示，可选的，硅基底1还包括多个第二导电孔，第二导电孔数量和尺寸不作具体限定。第二导电电极64形成于第二导电孔内。
参照图2、图3所示，可选的，第二导电电极64与碳化硅吸收层2之间形成第二接触层3。第二接触层3选择传输第二类载流子。
参照图2、图3所示，第一接触层61与第二接触层3在硅基底1上的投影面积和，小于硅基底1的面积，进而硅基底1的向光面除了第一接触层61、第二接触层3之外还有裸露的区域，硅基底1的向光面除了第一接触层61、第二接触层3之外的裸露的区域可以作为碳化硅吸收层2的生长基础。需要说明的是，第一接触层61、第二接触层3在硅基底1上的投影面积和具体比硅基底1的面积小多少不作具体限定，以满足载流子传输以及碳化硅吸收层2的生长为约束。
图2、图3所示的碳化硅电池向光面没有电极遮挡，位于背光面的第一电极5和第二电极4将两种载流子导出，具体的，第一电极5可以导出第一导电电极62上的载流子，第二电极4可以导出第二导电电极64上的载流子，可以提升发电效率。
图2、图3所示的碳化硅电池，第一电极5和第二电极4，两者之间可以设置有电学隔离结构或空隙7，以避免漏电。同样的，第一接触层61、第二接触层3之间的可以设置有电学隔离结构或空隙7，以避免漏电。
可选的，图2、图3所示的碳化硅电池中，碳化硅吸收层2的导电性掺杂情况不作限定。例如，碳化硅吸收层2可以具有单一导电掺杂，如，仅为p型掺杂或仅为n型掺杂或者，或者，碳化硅吸收层2可以为本征的。图2、图3所示的碳化硅电池中，主要在第一接触层61的界面处、和/或，第二接触层3的界面处进行载流子分离。可选的，参照图1-图3所示，第一接触层61或第二接触层3内嵌于硅基底1的表面。如，图1、图2中，第一接触层61位于硅基底1的向光面。而图3中，第一接触层61、第二接触层3埋设或内嵌于硅基底1中，并从硅基底1的向光面露出，或与硅基底1的向光面平齐分布。第一接触层61或第二接触层3设置形式多样。
图2和图3的主要共同点在于：碳化硅电池向光面没有电极遮挡，硅基底1的向光面裸露的区域可以作为碳化硅吸收层2的生长基础，且提供机械支撑。同时，碳化硅吸收层2的导电掺杂不作具体限定。图1、图2、图3中硅基底均可以不用于传输载流子。
图1、图2、图3中，由于硅基底1可以不用传输载流子，因此，图1、图2、图3中的硅基底1为本征或轻掺杂的硅。
参照图1所示，可选的，碳化硅电池还包括第二接触层3，该第二接触层3位于碳化硅吸收层2的向光面上，用于选择传输第二类载流子。第二接触层3位于碳化硅吸收层2的向光面，第二接触层3同时作为窗口层，在可见光波段具备较高的平均透过率，以保证器件入射光。第一接触层61和第二接触层3的掺杂类型、掺杂浓度等，需要和传输的载流子类型进行匹配。
图1所示的碳化硅电池还包括与第二接触层3电性接触的第二电极4，第二电极4用于将第二接触层3上的载流子导出，向外传输电能。第二电极4的材料和结构均不作具体限定。例如，第二电极4可以为平行或交叉的网格状栅线结构。
可选的，碳化硅吸收层2设置为单层，该单层具有单一的导电掺杂类型，就是说碳化硅吸收层2的导电性掺杂为n型或p型中的一种。此种情况下，第一接触层61、第二接触层3的掺杂类型与碳化硅吸收层2的导电性掺杂类型相同或不同。如，第二接触层3的掺杂类型与碳化硅吸收层2的导电性掺杂类型相同，碳化硅吸收层2与第二接触层3可以形成高低结，两者类型相反，碳化硅吸收层2与第二接触层3可以形成pn结。上述pn结可以用于分离载流子。和/或，碳化硅吸收层2与第一接触层61可以形成pn结用于分离载流子。例如，碳化硅吸收层2的导电性掺杂为n型掺杂，第一接触层61为p型掺杂，两者可以形成pn结。或者，碳化硅吸收层2的导电性掺杂为低浓度的n型掺杂，第一接触层61为高浓度的n型掺杂，两者可以形成高低结。
或者，可选的，参照图1所示，碳化硅吸收层2设置为两个子层，分别为：在远离硅基底1的方向上层叠的第一碳化硅子层、第二碳化硅子层。如，图1中，碳化硅吸收层2中，位于虚线下方的可以为第一碳化硅子层，位于虚线上方的可以为第二碳化硅子层。第一碳化硅子层、第二碳化硅子层分别具有不同的导电掺杂类型，进而第一碳化硅子层、第二碳化硅子层形成pn结用于分离载流子。此种情况下，第一接触层61、第二接触层3仅用于传输碳化硅吸收层2产生的电子载流子或空穴型载流子。第一接触层61与靠近第一接触层61的第一碳化硅子层的导电性掺杂的类型相同。第二接触层3与靠近第二接触层3的第二碳化硅子层的导电性掺杂的类型相同。例如，图1中，碳化硅吸收层2中，位于虚线下方的第一碳化硅子层的导电性掺杂为n型，则，第一接触层61可以为n型掺杂，用于传输电子载流子。位于虚线上方的第二碳化硅子层的导电性掺杂为p型，则，第二接触层3为p型掺杂，用于传输空穴载流子。
碳化硅吸收层2设置为两个子层的情况下，碳化硅吸收层2自身完成了分离载流子，避免了硅基底1与碳化硅吸收层2较多的界面缺陷导致的载流子分离困难以及复合严重的问题，提升了载流子的分离与传导效率，提升了器件效率。
可选的，在第二接触层3传输空穴型载流子的情况下，第二接触层3的材料选自低功函数p型宽带隙半导材料、高功函数n型宽带隙半导体材料、高功函数金属、重掺杂p型碳化硅材料中的一种，进而使得第二接触层3具有较好的传输空穴型载流子的作用。或者，在第一接触层61传输空穴型载流子的情况下，第一接触层61的材料选自低功函数p型宽带隙半导材料、高功函数n型宽带隙半导体材料、高功函数金属、重掺杂p型碳化硅材料中的一种，进而使得第一接触层61具有较好的传输空穴型载流子的作用。
可选的，低功函数p型宽带隙半导材料选自镍的氧化物或铜的氧化物。高功函数n型宽带隙半导体材料选自氧化钼、氧化钨、氧化钒中的至少一种。高功函数金属选自镍、银、金中的至少一种。
在第二接触层3传输电子型载流子的情况下，第二接触层3的材料选自n型宽带隙半导体材料或低功函数金属，使得第二接触层3具有较好的传输电子型载流子的作用。或者，在第一接触层61传输电子型载流子的情况下，第一接触层61的材料选自n型宽带隙半导体材料或低功函数金属，使得第一接触层61具有较好的传输电子型载流子的作用。
可选的，n型宽带隙半导体材料选自氧化锌和/或氧化锡。低功函数金属选自钙、镁、铝中的至少一种。
可选的，碳化硅吸收层2的向光面还可以设置有上表面减反射层302。上表面减反射层302为一层或多层结构，起到减少表面反射的作用。为了进一步降低表面反射，碳化硅吸收层2的向光面可以采用化学腐蚀或粒子刻蚀的方法制作出减反射结构，或在向光面设置纳米陷光结构、等离子激元陷光结构或其他任意陷光结构。
碳化硅吸收层2的向光面还可以设置有上表面钝化层301，起到钝化界面缺陷的作用。上表面钝化层301的材料可以选自氧化硅、氧化铝、氮化硅等。
可选的，硅基底1的向光面为平面或绒面，利于碳化硅吸收层2的生长或沉积。硅基底1的厚度不限，晶格取向也不做具体限定。
可选的，参照图1-图3，碳化硅电池还包括位于硅基底1背光面的下功能层102，下功能层102包括功函数调节层、钝化层、载流子传导层中的至少一种。功函数调节层起到调节功函数，利于载流子的传输，降低金属-硅接触电阻。钝化层起到界面缺陷钝化的作用。载流子传导层起到补充传输载流子的作用。功函数调节层的材料可以选自钙、氟化锂、氟化镁等功函数调节材料。钝化层的材料可以选自氧化铝、氧化硅、氮化硅等钝化材料。载流子传导层的材料可以选自氧化锌(及其掺杂材料)、氧化锡(及其掺杂材料)等导电材料。
和/或，可选的，参照图1-图3，碳化硅电池还包括位于硅基底1和碳化硅吸收层2之间的修饰层101，修饰层101包括晶格适配层、缓冲层、种子层、钝化层中的至少一种，以获得结晶质量较好的碳化硅吸收层2。修饰层101位于硅基底1未被第一接触层61或第二接触层3覆盖的部分。修饰层101主要起到缓冲界面晶格失配、能级匹配等作用，便于立方相碳化硅吸收层2生长并获得高质量结晶薄膜。晶格适配层主要用于调节界面晶格失配。可选的，晶格适配层的材料可以选自六方相碳化硅层、非晶碳化硅层、硅层或硅碳化合物层中的至少一种。修饰层101可以以阶梯形式、波浪形式或其他形状设置。修饰层101可以为偏轴(off-axis)表面，可以刻蚀或不刻蚀。修饰层101的材料可以为硅锗化合物。
缓冲层主要起到界面能级匹配的作用。可选的，缓冲层材料选自非晶碳化硅、纳米晶碳化硅、微晶碳化硅、晶体结构的碳化硅、非晶硅、纳米晶硅、微晶硅、晶体结构的硅。缓冲层存在两种类型，窄带隙材料和宽带隙材料，窄带隙材料的带隙小于立方碳化硅吸收层2的带隙，宽带隙材料的带隙大于立方碳化硅吸收层2的带隙。窄带隙材料需满足带隙宽度1.3-1.8eV，窄带隙材料可以为非晶硅或非晶碳化硅、纳米晶硅或纳米晶碳化硅、微晶硅或微晶碳化硅、或硅碳化合物。宽带隙材料需满足带隙宽度大于或等于碳化硅吸收层2的带隙宽度。宽带隙材料可以为掺杂的碳化硅材料，可以为非晶碳化硅或晶体碳化硅，可以为立方晶相或其他晶相(如六方)碳化硅。
上述材料的缓冲层能够满足载流子传导缓冲的要求，同时缓冲层可以屏蔽另一种载流子，即起到选择性接触的功能。缓冲层厚度不限定。缓冲层掺杂类型与碳化硅吸收层2相同。通过在硅基底1和碳化硅吸收层2之间设置缓冲层，可以极大的降低硅基底1和碳化硅吸收层2之间的带间复合。
图4示出了本发明实施例中的第四种碳化硅电池的结构示意图。参照图4所示，碳化硅电池包括：硅基底1，硅基底1的向光面上的碳化硅吸收层2。碳化硅吸收层2包含具有中间带的碳化硅材料，图4中的碳化硅吸收层2可以参照前述图2和图3中关于碳化硅吸收层2的记载，且能达到相同或类似的有益效果，为了避免重复，此处不再赘述。
硅基底1具有多个第一导电孔，第一导电电极62形成于第一导电孔内，第一导电电极62用于传输碳化硅吸收层2产生的第一类载流子。第一导电孔，第一导电电极62参照前述图1-图3中关于第一导电孔，第一导电电极62的对应记载，且能达到相同或类似的有益效果，为了避免重复，此处不再赘述。
图4中，硅基底1用于选择传输第二类载流子，即，相对于图1-图3而言，硅基底1在起到图1-图3中的对应作用外，还选择传输第二类载流子。即图4所示的硅基底1和第一导电电极62分别传输一种载流子。此种情况下，硅基底1的掺杂浓度大于或等于1×1015cm-3，硅基底1导电性能较好。硅带隙天然比碳化硅的带隙窄，使得多子能级可以自然匹配。硅基底1的掺杂浓度大于或等于1×1015cm-3的情况下，硅基底1的少子能级需要与碳化硅吸收层2进行匹配以屏蔽少子。例如，当硅基底1为n型，则硅基底1价带顶能级需小于或等于碳化硅吸收层2价带顶能级，以屏蔽空穴。当硅基底1为p型，则硅基底1导带底能级需大于或等于碳化硅吸收层2导带底能级，以屏蔽电子。如，硅基底1传输空穴载流子，则第一导电电极62传输电子载流子。
图4所示的碳化硅电池向光面没有电极遮挡，第一电极5和第二电极4分别将两种载流子导出，具体的，第一电极5可以导出第一导电电极62上的载流子，第二电极4可以导出硅基底1上的载流子，可以提升发电效率。第一电极5和第二电极4可以设置有电学隔离结构或空隙7，以避免漏电。图4中，第一导电电极62与硅基底1设置有电学隔离结构或空隙，以避免漏电。
图4所示的碳化硅电池中，碳化硅吸收层2的导电性掺杂情况不作限定。例如，碳化硅吸收层2可以具有单一导电掺杂，如，仅为p型掺杂或仅为n型掺杂或者，或者，碳化硅吸收层2可以为本征的。图4所示的碳化硅电池中，主要在第一接触层61的界面处、和/或，硅基底1的界面处进行载流子分离。
本发明实施例还提供一种碳化硅电池的生产方法，具体的，先准备硅基底。具体包括硅基底的处理，修饰层的制作等。接着制作碳化硅吸收层2，然后制作其余结构，形成完整器件。该碳化硅电池的生产方法中的碳化硅电池可以参照前述碳化硅电池实施例中的相关记载，且能达到相同或相似的有益效果，为了避免重复，此处不再赘述。
本发明实施例还提供一种光伏组件，该光伏组件包括任一前述的碳化硅电池。该光伏组件还可以包括位于碳化硅电池的向光面、背光面的封装胶膜、盖板或背板等。该光伏组件中的碳化硅电池可以参照前述碳化硅电池实施例中的相关记载，且能达到相同或相似的有益效果，为了避免重复，此处不再赘述。
下面列举几种具体的实施例，进一步解释本申请。
实施例1
参照图1所示，本实施例中，硅基底1的向光面上设置有第一接触层61，硅基底1上设置第一导电孔，第一导电孔中设置有第一导电电极62。碳化硅吸收层2下表面与第一接触层61电性接触，第一接触层61与第一导电电极62电性接触，以辅助碳化硅吸收层2载流子收集。第一接触层61在硅基底1上的投影面积小于硅基底1的面积，以硅基底1向光面除了第一接触层61的区域为生长基础，采用外延生长的方式生长碳化硅吸收层2。一种可行的实施方式为，在碳化硅吸收层2沉积前，在硅基底1上设置第一导电孔、第一导电电极62以及第一接触层61。第一导电孔可为圆孔或方孔或不规则孔洞，孔内填充金属或合金电极或导电氧化物等高电导率材料，形成第一导电电极62，第一导电电极62的金属材料与第一电极5的材料可以相同或不同。在硅基底1的向光面设置第一接触层61，第一接触层61围绕第一导电电极62为中心对称栅线结构，或平面结构，但需暴露部分硅基底1向光面或部分修饰层101，以提供碳化硅吸收层2外延生长起始位置。第一接触层61可以为选择性接触材料，与第二接触层3载流子选择性相反。第一接触层61的材料可以为金属材料或合金材料，第一接触层61的材料可以与第一导电电极62、第一电极5的材料相同或不同。
碳化硅吸收层2为单晶或多晶，掺杂浓度不限，厚度0.5-100um。碳化硅吸收层2需包含p型掺杂子层与n型掺杂子层，其自身可以完成光生载流子的分离，第一接触层61与第二接触层3仅起到选择性接触与传输载流子的作用。碳化硅吸收层2中虚线下方的第一碳化硅子层与第一接触层61接触，第一碳化硅子层为p型掺杂，采用外延生长，第一接触层61为空穴选择性接触材料。碳化硅吸收层2中虚线上方的第二碳化硅子层为n型掺杂，第二接触层3为电子选择性接触材料。
硅基底1的背光面存在下功能层102及第一电极5。第一电极5为金属或合金材料，第一电极5可以覆盖硅基底1的全部或部分背光面。下功能层102为一层或多层结构，可以起到调节功函数、钝化界面缺陷、传导载流子等功能，可以包含钙、氟化锂、氟化镁等功函数调节材料，也可以包含氧化铝、氧化硅、氮化硅等钝化材料，可以包含氧化锌(及其掺杂材料)、氧化锡(及其掺杂材料)等导电材料。
为便于获得结晶质量较好的碳化硅吸收层2，在硅基底1与碳化硅吸收层2之间可以设置修饰层101，此处的修饰层101可以为晶格适配层，主要起到调节界面晶格失配的作用，便于立方相碳化硅吸收层2生长并获得高质量结晶薄膜。修饰层101可以掺杂或者不掺杂，在实施例1中，修饰层101可以不掺杂，仅起到外延起点的作用。修饰层101可以为六方相碳化硅层、非晶碳化硅层或硅材料层或硅碳化合物层，以阶梯形式、波浪形式或其他形状设置。修饰层101可以为偏轴(off-axis)表面，可以刻蚀或不刻蚀。修饰层101可以为硅锗化合物。
第二接触层3与碳化硅吸收层2之间可以设置上表面钝化层301，起到钝化界面缺陷的作用。上表面钝化层301可以为氧化硅、氧化铝、氮化硅等。
第二接触层3向光面设置上表面减反射层302，为一层或多层结构，起到减少表面反射的作用。为了进一步降低表面反射，碳化硅吸收层2的向光面可以采用化学腐蚀或粒子刻蚀的方法制作出减反射结构。或在碳化硅吸收层2的向光面设置纳米陷光结构、等离子激元陷光结构或其他任意陷光结构。
器件上表面设置第二电极4，与第二接触层3电性接触，起到对外输出电能的作用。第二电极4可以为平行或交叉的网格状栅线结构。
实施例1中，硅基底1主要起到作为碳化硅吸收层2生长衬底的作用，不选择传输载流子，硅基底1的掺杂类型或掺杂浓度均不作限定。即，硅基底1为本征硅的或轻掺杂的硅。
实施例2
参照图2所示，实施例2与实施例1的区别在于，将第二接触层3从碳化硅吸收层2的向光面移至硅基底1的背光面，第一接触层61和第二接触层3分别位于硅基底1的背光面的不同区域。第一接触层61和第二接触层3之间设置有具有电学隔离结构或空隙7，硅基底1上还设置有与第二接触层3对应的第二导电孔以及第二导电电极64。第一接触层61的和第二接触层3在硅基底1上的投影面积和，小于硅基底1的面积。硅基底1的向光面中除了第一接触层61和第二接触层3的区域提供碳化硅吸收层2外延生长起始位置。
实施例2中，碳化硅吸收层2采用选区外延的方式设置。实施例2中，碳化硅吸收层2的导电性掺杂情况不作限定。实施例2中，硅基底1也主要起到作为碳化硅吸收层2生长衬底的作用，不选择传输载流子，硅基底1的掺杂类型或掺杂浓度均不作限定。即，硅基底1为本征硅的或轻掺杂的硅。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (13)

1.一种碳化硅电池，其特征在于，包括：硅基底，所述硅基底的向光面上的碳化硅吸收层；
所述硅基底具有多个第一导电孔，第一导电电极形成于所述第一导电孔内，所述第一导电电极用于传输碳化硅吸收层产生的第一类载流子；
所述硅基底为本征或轻掺杂的硅；
所述碳化硅吸收层包含具有中间带的碳化硅材料。
2.根据权利要求1所述的碳化硅电池，其特征在于，所述第一导电电极与所述碳化硅吸收层之间形成第一接触层，所述第一接触层用于选择传输第一类载流子；
所述第一接触层在所述硅基底上的投影面积小于所述硅基底的面积。
3.根据权利要求2所述的碳化硅电池，其特征在于，所述硅基底还包括多个第二导电孔，第二导电电极形成于所述第二导电孔内；
所述第二导电电极与所述碳化硅吸收层之间形成第二接触层；
所述第二接触层用于选择传输第二类载流子；
所述第一接触层与所述第二接触层在所述硅基底上的投影面积和，小于所述硅基底的面积。
4.根据权利要求2所述的碳化硅电池，其特征在于，所述碳化硅电池还包括第二接触层，所述第二接触层位于所述碳化硅吸收层的向光面上，用于选择传输第二类载流子。
5.根据权利要求4所述的碳化硅电池，其特征在于，所述碳化硅吸收层设置为单层，所述单层具有单一的导电掺杂类型；
或，
所述碳化硅吸收层设置为两个子层，分别为：在远离硅基底方向上层叠的第一碳化硅子层、第二碳化硅子层，两个碳化硅子层具有不同的导电掺杂类型。
6.根据权利要求1-5中任一所述的碳化硅电池，其特征在于，所述硅基底的向光面为平面或绒面。
7.根据权利要求1-5中任一所述的碳化硅电池，其特征在于，所述碳化硅吸收层的厚度为h1，100um≥h1≥0.5um；所述碳化硅吸收层的向光面为平面或绒面。
8.根据权利要求2或3所述的碳化硅电池，其特征在于，所述第一接触层、第二接触层内嵌于所述硅基底表面。
9.根据权利要求2-5中任一所述的碳化硅电池，其特征在于，在所述第一接触层选择传输空穴载流子的情况下，所述第一接触层的材料选自低功函数p型宽带隙半导材料、高功函数n型宽带隙半导体材料、高功函数金属、重掺杂p型碳化硅材料中的一种；
在所述第一接触层选择传输电子载流子的情况下，所述第一接触层的材料选自n型宽带隙半导体材料或低功函数金属。
10.根据权利要求9所述的碳化硅电池，其特征在于，所述低功函数p型宽带隙半导材料选自镍的氧化物或铜的氧化物，所述高功函数n型宽带隙半导体材料选自氧化钼、氧化钨、氧化钒中的至少一种；所述高功函数金属选自镍、银、金中的至少一种；
所述n型宽带隙半导体材料选自氧化锌和/或氧化锡；所述低功函数金属选自钙、镁、铝中的至少一种。
11.根据权利要求2-5中任一所述的碳化硅电池，其特征在于，所述碳化硅电池还包括位于所述硅基底和所述碳化硅吸收层之间的修饰层，所述修饰层包括晶格适配层、缓冲层、种子层中的至少一种，所述修饰层位于所述硅基底未被第一接触层或第二接触层覆盖的部分。
12.根据权利要求11所述的碳化硅电池，其特征在于，所述晶格适配层的材料选自六方相碳化硅层、非晶碳化硅层、硅层、硅碳化合物层、硅锗化合层中的至少一种；
所述缓冲层选自非晶碳化硅、纳米晶碳化硅、微晶碳化硅、晶体结构的碳化硅、非晶硅、纳米晶硅、微晶硅、晶体结构的硅。
13.一种碳化硅电池，其特征在于，包括：硅基底，所述硅基底的向光面上的碳化硅吸收层；
所述硅基底具有多个第一导电孔，第一导电电极形成于所述第一导电孔内，所述第一导电电极用于传输碳化硅吸收层产生的第一类载流子；所述硅基底用于选择传输第二类载流子；
所述碳化硅吸收层包含具有中间带的碳化硅材料。
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