CN116435379B - 一种基于非pn结的器件模块及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于芯片技术领域，公开了一种基于非PN结的器件模块及其制造方法，包括半导体层和铁电层，半导体层具有相对的第一表面和第二表面，第一表面的预设位置设有第一正极组件和第一负极组件；其中，第一极化电极与第一正极组件之间形成有第一电荷通道，环绕于第一电荷通道具有驱使电子和空穴分别沿预设方向移动的第一电场。本器件模块能够通过外电场对在半导体内产生一个外加电场，从而可以加强半导体内电子和空穴的分离，并定向移动至负极和正极分别进行收集，且电场能够作用于整个半导体层，从作用域和作用效果上均能提高对载流子的运输能力，具有更优的能量转换效率，提高产品性能。

Description

一种基于非PN结的器件模块及其制造方法

技术领域

本发明涉及芯片技术领域，尤其涉及一种基于非PN结的器件模块及其制造方法。

背景技术

在现代半导体器件中，PN结是构成器件的基本单元：PN结本身可以作为光电器件（比如太阳能电池、发光二极管LED、光敏器件），或者它们的组合可以构成核心器件三极管（比如场效应管FET、双极性结型晶体管BJT）。

现有技术中半导体器件的PN结是由一个N型掺杂区和一个P型掺杂区紧密接触所构成的，或者由同一种半导体形成的同质结和两种不同的半导体相接触所形成的异质结。传统的PN结光电器件中，只有在耗尽区及其附近（一个扩散长度）的载流子才能够被有效收集和用于能量转换，这从理论上限制了器件的光电转换效率，降低了使用性能；且PN型芯片的层叠结构较多，加工步骤多，成型时间长，加工难度高。

鉴于此，需要对现有技术中的基于PN结为基础的半导体器件加以改进，以解决其光电转换效率较低的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于非PN结的器件模块及其制造方法，解决以上的技术问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于非PN结的器件模块，包括：

半导体层，用于吸收光能并生成电子和空穴；所述半导体层具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面的预设位置设有第一正极组件和第一负极组件；

铁电层，贴合于所述第一表面设置，所述铁电层远离所述半导体的一表面设有第一极化电极，所述第一极化电极对应于所述第一正极组件设置；所述第一极化电极为负电极；

其中，所述第一极化电极与第一正极组件之间形成有第一电荷通道，环绕于所述第一电荷通道具有驱使所述电子和空穴分别沿预设方向移动的第一电场。

可选的，所述铁电层远离所述半导体的一表面还设有第二极化电极，所述第二极化电极对应于所述第一负极组件设置，所述第二极化电极为正极电极；所述第二极化电极至所述第一负极组件之间形成有第二电荷通道，环绕于所述第二电荷通道具有第二电场。

可选的，所述第一极化电极包括第一连接部，沿所述第一连接部的长度方向间隔地设置有若干个第一电极片；

所述第二极化电极包括第二连接部，沿所述第二连接部的长度方向间隔地设置有若干个第二电极片；

其中，所述第一电极片和所述第二电极片间隔地交替排布。

可选的，所述第一正极组件和所述第一负极组件分别关于所述铁电层的中心线对称地设置。

可选的，所述基于非PN结的器件模块还包括：

采电组件，所述第一正极组件和所述第一负极组件分别通过导线与所述采电组件电连接，用于形成依次经过所述第一负极组件、所述采电组件和第一正极组件的第三电荷通道，所述电子经过所述第三电荷通道与所述第一正极组件处的空穴复合，以形成有逆向于所述第三电荷通道的电流。

可选的，所述基于非PN结的器件模块还包括互相绝缘设置的第一导电片和第二导电片，所述第一导电片和所述第二导电片分别贴合于所述半导体层的外侧壁设置；

所述第一导电片和所述第二导电片分别与所述采电组件通过导线电连接。

可选的，所述半导体层和所述铁电层之间设置有绝缘薄膜层，所述绝缘薄膜层开设有镂空槽，所述镂空槽的形状与所述第一正极组件和所述第一负极组件相匹配，用于安装所述第一正极组件和所述第一负极组件。

本发明还提供了一种基于非PN结的器件模块的制造方法，应用于如上所述的基于非PN结的器件模块，所述制造方法包括：

加工制得半导体层，在所述半导体层的上表面加工出预设的图形槽；

于所述图形槽内连接电极片；

于所述半导体层上外延生长出铁电层，其中所述铁电层层叠于所述电极片的上表面；

于所述铁电层的上表面连接有第一极化电极和第二极化电极；其中，所述第一极化电极和第二极化电极分别与对应的电极片形状相匹配。

可选的，所述加工制得半导体层，具体包括：

提供一加工衬底和半导体初胚，将所述半导体初胚键合连接于所述加工衬底上；

于所述加工衬底上通过激光切割对所述半导体初胚加工出预设的形体，以形成所述半导体层。

可选的，所述图形槽包括两个第一槽体，以及分别与两个所述第一槽体连通的第一导线槽和第二导线槽；

所述于所述半导体层上外延生长出铁电层，之前还包括：

于所述第一导线槽和所述第二导线槽内分别加工成型第一导线体和第二导线体，所述第一导线体和所述第二导线体分别电连接有正极电压和负极电压；

于所述半导体层的上表面层叠一层绝缘薄膜层，所述绝缘薄膜层的两端面分别与所述半导体层和所述铁电层连接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：工作时，光线照射至所述半导体层的第二表面，所述半导体层吸收光能后使其内部的电子发生跃迁，从而产生电子和空穴；由于极化电极与第一正极组件之间形成有电荷移动的第一电荷通道，从而形成电场作用于半导体层，使半导体层内的电子和空穴沿着预设方向分别移动至第一正极组件和第一负极组件，以进行电子和空穴的收集，实现光电转换的过程；本器件模块能够通过外电场对在半导体内产生一个外加电场，从而可以加强半导体内电子和空穴的分离，并定向移动至负极和正极分别进行收集，且电场能够作用于整个半导体层，从作用域和作用效果上均能提高对载流子的运输能力，具有更优的能量转换效率，提高产品性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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它的附图。

本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1是本实施例一的器件模块的整体结构示意图；

图2是本实施例一的器件模块的俯视结构示意图；

图3是本实施例一的器件模块的高度空间分部结构示意图；

图4是本实施例一的器件模块的半导体层和导电片的结构示意图；

图5是本实施例一的器件模块的绝缘薄膜层的结构示意图；

图6为本实施例二的制造方法的流程示意图；

图7为本实施例二的的制造方法制得光电器件的半导体层的结构示意图。

附图标记说明：铁电层1、半导体层2、第一正极组件3、第一负极组件4、第一极化电极5、第一电荷通道101、第二极化电极6、第二电荷通道102、第一连接部51、第一电极片52、第二连接部61、第二电极片62、采电组件7、第一导电片8、第二导电片9、第三电荷通道103、绝缘薄膜层11、镂空槽111；

图形槽21、第一槽体211、第一导线槽212、第二导线槽213、外电路100。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例一：

本发明提供了一种基于非PN结的器件模块，包括依次层叠设置的铁电层1和半导体层2，所述半导体层2用于吸收光能并生成电子和空穴；所述半导体层2具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面的预设位置设有第一正极组件3和第一负极组件4；

所述铁电层1贴合于所述第二表面设置，所述铁电层1远离所述半导体的一表面设有第一极化电极5，所述第一极化电极5对应于所述第一正极组件3设置；所述第一极化电极5为负电极；

其中，所述第一极化电极5与第一正极组件3之间形成有第一电荷通道101，环绕于所述电荷通道具有驱使所述电子和空穴分别沿预设方向移动的第一电场。

需要说明的是，半导体层2的第一表面作为吸光面，能够吸收光能以使半导体内产生自由状态的电子和空穴，由于外加电场的作用，使电子朝向所述第一负极组件4移动并被收集，空穴朝向第一正极组件3移动。

需要理解的是，使用过程中的第一极化电极并非一定为负电极，可以根据所述半导体层内的载流子分部情况，灵活调整第一极化电极的极性。

其中，为了保证电荷通道的走向合理性，需要设置所述第一极化电极5和所述第一正极组件3的结构相对应；优选的为，两者结构相同。

本发明的工作原理为：工作时，光线照射至所述半导体层2的第二表面，所述半导体层2吸收光能后使其内部的电子发生跃迁，从而产生电子和空穴；由于极化电极与第一正极组件3之间形成有电荷移动的第一电荷通道101，从而形成电场作用于半导体层2，使半导体层2内的电子和空穴沿着预设方向分别移动至第一正极组件3和第一负极组件4，以进行电子和空穴的收集，实现光电转换的过程；相较于现有技术中的基于PN结的半导体器件，本器件模块能够通过外电场对在半导体内产生一个外加电场，从而可以加强半导体内电子和空穴的分离，并定向移动至负极和正极分别进行收集，且电场能够作用于整个半导体层2，从作用域和作用效果上均能提高对载流子（包括电子和空穴）的运输能力，具有更优的能量转换效率，提高产品性能。

在本实施例中，所述铁电层1远离所述半导体的一表面还设有第二极化电极6，所述第二极化电极6对应于所述第一负极组件4设置，所述第二极化电极6为正极电极；所述第二极化电极6至所述第一负极组件4之间形成有第二电荷通道102，所述第二电荷通道102形成有第二电场。同理，所述第二极化电极6的极性也能够调整。

结合图3所示，本方案另设置了所述第二极化电极6，所述第二极化电极6至所述第一负极组件4之间第二电荷通道102，环绕于所述第二电荷通道102具有第二电场，第二电场和第一电场相叠加，以能够加强电场强度，更好的产生作用力驱使电子和空穴移动。

其中，本方案中的极化电极的布局结构有多种设置方式，其中之一为，所述第一极化电极5包括第一连接部51，沿所述第一连接部51的长度方向间隔地设置有若干个第一电极片52；所述第二极化电极6包括第二连接部61，沿所述第二连接部61的长度方向间隔地设置有若干个第二电极片62；其中，所述第一电极片52和所述第二电极片62间隔地交替排布。

结合图5所示，极化电极呈齿状分部，即沿第一连接部51设置有若干个分支（第一电极片52），其中第一电极片52和第一连接部51分别为负电极，若干个所述第一电极片52沿着铁电部的上端面成空间排布，从而能够沿着铁电部的内部空间形成若干个第一电荷通道101，扩大电场强度和作用域的同时，能够扩大对于电子和空穴的有效收集面积，提高器件的性能和效率。

作为极化电极的另一种布局结构，所述第一正极组件3和所述第一负极组件4分别关于所述铁电层1的中心线对称地设置。对于一些小尺寸的器件模块，可以直接设置对称分布的所述第一正极组件3和所述第一负极组件4，结构简单，便于加工成型。

应当理解的是，极化电极（包括第一极化电极5和第二极化电极6）的形状不仅限于上述两种方式，具体形状可以结合器件模块本身的形状来调整；设计时，应当以保证第一极化电极5和第二极化电极6的对称性为较优选择。

在本实施例中，本基于非PN结的器件模块还包括采电组件7、互相绝缘设置的第一导电片8和第二导电片9，所述第一正极组件3和所述第一负极组件4分别通过导线与所述采电组件7电连接，用于形成依次经过所述第一负极组件4、所述采电组件7和第一正极组件3的第三电荷通道103，所述电子经过所述第三电荷通道103与所述第一正极组件处的空穴复合，以形成有逆向于所述第三电荷通道103的电流。

结合图3所示，本方案中的所述第一负极组件4、所述采电组件7和第一正极组件3形成一个外电路， 并与所述铁电层1、所述半导体层2构成回路；半导体层2接受光照使得其内部的电子发生跃迁，并在电场的作用力下移动至第一负极组件4时，电子会从第一负极组件4流经外电路，再到第一正极组件处与空穴复合，这样就完成整个电路的回路，从而在外电路中形成电流，电流的方向与第三电荷通道103中电子的移动方向相反。

进一步说明的是，所述第一导电片8和所述第二导电片9分别贴合于所述半导体层2的外侧壁设置；所述第一导电片8和所述第二导电片9分别与所述采电组件7通过导线电连接。

需要说明的是，本方案中通过在半导体层2的周侧壁上设置所述第一导电片8和所述第二导电片9，以用于分别进行周向方向的电子和空穴的收集；由于半导体层2具有一定的厚度，因此光线在照射于半导体层2时，部分光线会从半导体层2的周侧进入内部，由于电子或空穴距离对应的电极距离相对较远，这部分载流子难以被收集到，因此本方案在此基础上，在侧壁上设置第一导电片8和所述第二导电片9来收集这部分载流子，有效地提高了对于载流子的收集效果；

同时，半导体层2内部的载流子在沿着电场运动时，由于其运动轨迹不能全部指向对应的电极组件，部分载流子会运动至周侧壁的方向，因此版方案设计了所述第一导电片8和所述第二导电片9来加强对于这部分载流子的收集，有效地提高了器件对于载流子的输送能效。

结合图4所示，本方案中的所述第一导电片8和所述第二导电片9为对称设置，其中，所述第一导电片8包括主体部，以及设置与主体部两端的侧边部，所述侧边部与所述主体部垂直设置，

其中，所述第一导电片8和所述第二导电片9可以通过由一整体的导电片折弯加工成型。

作为本实施例的一优选方案，所述采电组件7设置有储能芯片，所述储能芯片用于储存流经所述采电组件7的电流。其中，本器件模块应用于太阳电池时，外电路中生成的电流能够通过所述采电组件7直接输出于功能元器件，以进行电能供给；或者通过储能芯片的转换作用输送电能至电池组件中进行储存，实现电能的收集。

在本实施例中，所述半导体层2和所述铁电层1之间设置有绝缘薄膜层11，所述绝缘薄膜层11开设有镂空槽111，所述镂空槽111的形状与所述第一正极组件3和所述第一负极组件4相匹配，用于安装所述第一正极组件3和所述第一负极组件4。

需要说明的是，BaTiO3材质（铁电层1）的能量带隙和功函数分别为3.2 和5.2 eV，Si（半导体层2）的能量带隙和功函数分别为1.12 和4.6 eV，BaTiO3和Si之间的导带偏移为-0.1 eV 。因此，电子有可能从硅注入到BaTiO3（即电子从半导体层2直接注入到铁电层1内）而导致后者的导电性增加。为避免这个电荷注入问题，本方案在考虑在所述半导体层2和所述铁电层1之间加一个薄的绝缘薄膜层11，以提高器件的性能。

在本实施例中，所述铁电层1为BaTiO3、PZT或有机铁电材料中的一种；其中，所述半导体可以为无机材质或有机材质中的一种。由于本方案为通过外电场的作用来驱动固定电荷和自由电荷的分离，可以把铁电的固定表面电荷外加到任何光电半导体上，提高其适用范围；

作为本实施例的优选方案，所述第一正极组件3和第一负极组件4均为TCO材质的电极组件。为了避免所述第一正极组件3和第一负极组件4所在位置产生电场屏蔽效果，本方案采用TCO材质来取代传统的金属材质；其中，透明电极组件（TCO）的载流子浓度较低、屏蔽长度较长，以利于电场的穿过。

综上所述：本方案中具有如下优点：

1、通过铁电层1和半导体层2的有效组合，突破了传统的以PN结为基础的光电器件模块。由于固定电荷和自由电荷的分离，可以把铁电的固定表面电荷外加到任何光电半导体上，包括无机和有机。因此可以将本基于非PN结的器件模块作为一种通用的模块结构，应用于其它的固态电子器件中；因此在材料选择、器件设计和制备等方面具有更大的自由度。

2、与传统的第一代（特别是晶硅）以及第二代（薄膜）光电器件相比，本器件模块应用于新电池中时，无需对PN结较高的加工难度；层叠加工的铁电层1和半导体层2即可，对设备要求较低，加工步骤较少，工艺简单。

3、由于外加电场可以覆盖整个半导体层2，与典型的PN结光电器件不同，新器件可以更好地实现载流子的分离和收集。另外，与传统的铁电光电器件比较，本器件构件具有较好的光吸收和载流子运输性能。因此，本器件模块是一种具有高性能的光电器件。

实施例二：

本发明实施例提供了一种非PN结的光电器件的制造方法，包括：

加工制得半导体层2，在所述半导体层2的上表面加工出预设的图形槽21；

于所述图形槽21内连接电极片；

于所述半导体层2上外延生长出铁电层1，其中所述铁电层1层叠于所述电极片的上表面。

其中，半导体层2作为功能层（无需掺杂），其具有合适的能量带隙和优良的电荷传输性能，半导体层2用于接受光照激发产生载流子，载流子包括电子和空穴，载流子的定向移动能够形成电流，从而实现光电转换的过程。

需要说明的是，本方案中的半导体层2和铁电层1从空间是隔离设置的，铁电层1可以有效钝化半导体层2表面，使得半导体层2的自由电荷和铁电的固定表面电荷在物理空间上是分离的；相较于传统的PN结中，半导体内的自由电荷和固定电荷共处一个物理空间，亦即都在半导体内，本方案将两者分离，有利于自由电荷的定向移动，提高光电转换的效率，从而提高太阳能电池的性能，

本发明的工作原理为：加工时，基于半导体层2上表面的图形槽21来连接电极片，并在电极片上层叠设置铁电层1，加工出具有光电转换功能的光电器件；其中，半导体层2用于受光照产生载流子，载流子通过与之连接的电极片进行收集和输送，铁电层1可以有效钝化半导体层2表面，加强半导体层2内载流子的运输，并且可作为光减反层，增强光电器件的光吸收和减少电荷载流子的表面复合，加强半导体层2内载流子的产生和运输；相较于现有技术中的太阳能电池芯片结构，本光电器件的结构简单，加工步骤少，其中图形槽21利于对电极片的定位，进一步降低加工难度，在器件的制备方面具有更大的自由度，且其具有更高的能量转换性能，有利于促进太阳能电池的发展。

作为本实施例的一可选方案，所述加工制得半导体层2，具体包括：

提供一加工衬底和半导体初胚，将所述半导体初胚键合连接于所述加工衬底上；

于所述加工衬底上通过激光切割对所述半导体初胚加工出预设的形体，以形成所述半导体层2。

即本方案中的采用在一衬底上加工成型本光电器件，衬底起到支撑的作用，以利于器件各个层级的加工；同时起到保护半导体层2的作用，

需要说明的是，本器件结构在加工成型后，需要将底部的衬底给剥离，以便于形成独立的光电器件；其中，剥离的加工方式可以为激光剥离，激光剥离具有较高的加工精度，提高半导体的表面精度。

作为本实施例的一优选方案，所述电极片的数量为两个，两个所述电极片分别位于所述半导体层2的两侧部。其中，本方案中的两个电极片分别为图3中的第一正极组件3和第一负极组件4；

具体说明的是，所述图形槽21包括两个并排设置的第一槽体211，以及分别与两个所述第一槽体211连通的第一导线槽212和第二导线槽213；两个所述电极片分别安装于对应的所述第一槽体211内。

其中，两个第一槽体211内分别对应连接有一个电极片，两个电极片分别对应正极和负极；且两个电极片分别连接外电路100，以形成回路；

工作时，所述半导体层2受到光照激发内部的电子发生跃迁，产生电子和空穴，负极的电极片用来收集和运输电子，正极的电极片用来收集空穴，电子通过外电路100移动至正极的电极片与空穴汇合，从而形成回路；外电路100中形成有电流，可以在外电路100中接入负载，使得电流能够驱动负载运行，实现对电能的利用。

在本实施例中，所述于所述半导体层2上外延生长出铁电层1，之前还包括：

于所述第一导线槽212和所述第二导线槽213内分别加工成型第一导线体和第二导线体，所述第一导线体和所述第二导线体分别电连接有正极电压和负极电压；

本方案中采用在第一槽体211上设置导线槽来安装导线体，第一导线体和第二导线体分别与外电路100的两个电极连接，实现外电路100的接入；外电路100的设置，一方面能够提供一个回路，以接入负载；另一方面能够通过外电路100提供一个启动电压供给给两个电极片，使得本光电器件在初始工作启动时，驱使半导体层2内的电子和空穴分别朝两个电极片定向移动，实现光电转换的过程。

进一步说明的是，所述于所述第一导线槽212和所述第二导线槽213内分别加工成型第一导线体和第二导线体之后，且于所述半导体层2上外延生长出铁电层1之前，还包括：

于所述半导体层2的上表面层叠一层绝缘薄膜层11，所述绝缘薄膜层的两端面分别与所述半导体层2和所述铁电层1连接。其中，绝缘薄膜层11的厚度较小，因此可以采用粘接的方式连接所述绝缘薄膜层11。

为了进一步提高半导体层2和铁电层1之间的隔离性，避免半导体层2中的载流子导入到铁电层1内，在半导体层2和铁电层1之间设置一层绝缘薄膜层11；减少半导体层2中载流子定向移动时的流失，提高光电转换的效率。

在本实施例中，所述于所述半导体层2上外延生长出铁电层1之后还包括：

于所述铁电层1的上表面连接有第一极化电极5和第二极化电极6；其中，所述第一极化电极5和第二极化电极6分别与对应的电极片形状相匹配。

结合图1所示，本方案中在铁电层1上叠加第一极化电极5和第二极化电极6，所述第一极化电极5和所述第二极化电极6与对应的电极片之间形成有第一电路通道和第二电路通道，环绕于两个电路通道形成有预设的电场，由于所述半导体层2位于电场内，因此半导体层2内的电子和空穴会在电场的驱使下，沿着预设的方向分别相对应的电极片汇聚，从而实现对电子和空穴的收集作用；

由于外加电场可以覆盖整个半导体层2，与典型的PN结光电器件不同，本光电器件可以更好地实现载流子的分离和收集。另外，与传统的铁电光电器件比较，本器件构件具有较好的光吸收和载流子运输性能。因此，本器件模块是一种具有高性能的光电器件。

作为本实施例的一优选方案，所述电极片通过热阻蒸发的方式连接于所述图形槽21内。即使用高温将金属蒸发在半导体和电极片表面上，并形成化学键连接。

综上所述，本方案中的器件结构具有以下有点：

1、适用性广的器件结构：本光电器件可适用于任何光电半导体材料，包括无机和有机。另外，本光电器件在器件设计和性能调控方面有更大的自由度。比如，可以通过改变铁电的厚度或者电极间距来调节半导体内的电场强度及分布。另外，与传统的PN结光电器件比较，本光电器件可以不需要重掺杂甚至不掺杂，从而避免电荷载流子的俄歇复合；提高载流子的定向移动能力。

2、制备工艺简单、成本低：相较于常规技术中的晶硅片器件结构，在制备过程中存在着工艺复杂、能耗过高、污染过重等问题；

本光电器件的结构简单，仅为两个主要层级（铁电层1和半导体层2）的叠加，加工步骤少，其中图形槽21利于对电极片的定位，进一步降低加工难度，在器件的制备方面具有更大的自由度。

3、光电器件的光电转换性能好：在传统的PN结光电器件中，只有在耗尽区及其附近（一个扩散长度）的载流子才能够被有效收集和用于能量转换，这从理论上限制了器件的效率。而在本光电器件中，由于外加电场可以覆盖整个半导体层2，更多的载流子可以被分离和收集。另外，由于充分发挥了铁电层1和半导体层2的优点，与传统的基于铁电的光电器件比较，在光吸收和载流子运输方面也占优。本光电器件应用于太阳能电池时具有获得高能量转换效率的良好潜力。

实施例三：

本发明提供了一种太阳能电池，包括如实施例一的基于非PN结的器件模块。其中，太阳能电池的功能模块可以有若干个本光电器件通过阵列的方式排布制得，本方案中的光电器件作为一种具有高通用性的单体结构模组，能够广泛应用于不同的工作场景。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种基于非PN结的器件模块，其特征在于，包括：

半导体层，用于吸收光能并生成电子和空穴；所述半导体层具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面的预设位置设有第一正极组件和第一负极组件；

铁电层，贴合于所述第一表面设置，所述铁电层远离所述半导体的一表面设有第一极化电极，所述第一极化电极对应于所述第一正极组件设置；所述第一极化电极为负电极；

其中，所述第一极化电极与第一正极组件之间形成有第一电荷通道，环绕于所述第一电荷通道具有驱使所述电子和空穴分别沿预设方向移动的第一电场；

所述铁电层远离所述半导体的一表面还设有第二极化电极，所述第二极化电极对应于所述第一负极组件设置，所述第二极化电极为正极电极；所述第二极化电极至所述第一负极组件之间形成有第二电荷通道，环绕于所述第二电荷通道具有第二电场；

还包括采电组件，所述第一正极组件和所述第一负极组件分别通过导线与所述采电组件电连接，用于形成依次经过所述第一负极组件、所述采电组件和第一正极组件的第三电荷通道，所述电子经过所述第三电荷通道与所述第一正极组件处的空穴复合，以形成有逆向于所述第三电荷通道的电流；

还包括互相绝缘设置的第一导电片和第二导电片，所述第一导电片和所述第二导电片分别贴合于所述半导体层的外侧壁设置；

所述第一导电片和所述第二导电片分别与所述采电组件通过导线电连接。

2.根据权利要求1所述的基于非PN结的器件模块，其特征在于，所述第一极化电极包括第一连接部，沿所述第一连接部的长度方向间隔地设置有若干个第一电极片；

所述第二极化电极包括第二连接部，沿所述第二连接部的长度方向间隔地设置有若干个第二电极片；

其中，所述第一电极片和所述第二电极片间隔地交替排布。

3.根据权利要求1所述的基于非PN结的器件模块，其特征在于，所述第一正极组件和所述第一负极组件分别关于所述铁电层的中心线对称地设置。

4.根据权利要求1所述的基于非PN结的器件模块，其特征在于，所述半导体层和所述铁电层之间设置有绝缘薄膜层，所述绝缘薄膜层开设有镂空槽，所述镂空槽的形状与所述第一正极组件和所述第一负极组件相匹配，用于安装所述第一正极组件和所述第一负极组件。

5.一种基于非PN结的器件模块的制造方法，其特征在于，应用于如权利要求1至4任一项所述的基于非PN结的器件模块，所述制造方法包括：

加工制得半导体层，在所述半导体层的上表面加工出预设的图形槽；

于所述图形槽内连接电极片；

于所述半导体层上外延生长出铁电层，其中所述铁电层层叠于所述电极片的上表面；

于所述铁电层的上表面连接有第一极化电极和第二极化电极；其中，所述第一极化电极和第二极化电极分别与对应的电极片形状相匹配。

6.根据权利要求5所述的基于非PN结的器件模块的制造方法，其特征在于，所述加工制得半导体层，具体包括：

提供一加工衬底和半导体初胚，将所述半导体初胚键合连接于所述加工衬底上；

于所述加工衬底上通过激光切割对所述半导体初胚加工出预设的形体，以形成所述半导体层。

7.根据权利要求6所述的基于非PN结的器件模块的制造方法，其特征在于，所述图形槽包括两个第一槽体，以及分别与两个所述第一槽体连通的第一导线槽和第二导线槽；

所述于所述半导体层上外延生长出铁电层，之前还包括：

于所述第一导线槽和所述第二导线槽内分别加工成型第一导线体和第二导线体，所述第一导线体和所述第二导线体分别电连接有正极电压和负极电压；

于所述半导体层的上表面层叠一层绝缘薄膜层，所述绝缘薄膜层的两端面分别与所述半导体层和所述铁电层连接。