DE102008049448A1 - Leistungsstarke optoelektronische Vorrichtung - Google Patents
Leistungsstarke optoelektronische Vorrichtung Download PDFInfo
- Publication number
- DE102008049448A1 DE102008049448A1 DE102008049448A DE102008049448A DE102008049448A1 DE 102008049448 A1 DE102008049448 A1 DE 102008049448A1 DE 102008049448 A DE102008049448 A DE 102008049448A DE 102008049448 A DE102008049448 A DE 102008049448A DE 102008049448 A1 DE102008049448 A1 DE 102008049448A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- type
- semiconductor substrate
- layer
- optoelectronic device
- amorphous oxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 title claims abstract description 33
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 127
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 56
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 112
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 55
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 39
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 31
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 31
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 25
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 13
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 10
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 9
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 4
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 4
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 4
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 4
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 4
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011135 tin Substances 0.000 claims description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 4
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 4
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 2
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 230000005622 photoelectricity Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/036—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
- H01L31/0376—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including amorphous semiconductors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
- H01L31/0264—Inorganic materials
- H01L31/0328—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, semiconductor materials provided for in two or more of groups H01L31/0272 - H01L31/032
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
- H01L31/0264—Inorganic materials
- H01L31/0328—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, semiconductor materials provided for in two or more of groups H01L31/0272 - H01L31/032
- H01L31/0336—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, semiconductor materials provided for in two or more of groups H01L31/0272 - H01L31/032 in different semiconductor regions, e.g. Cu2X/CdX hetero-junctions, X being an element of Group VI of the Periodic System
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier
- H01L31/072—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN heterojunction type
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. phototransistors
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier or surface barrier
- H01L31/109—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier or surface barrier the potential barrier being of the PN heterojunction type
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Abstract
Eine optoelektronische Vorrichtung wird bereitgestellt. Die optoelektronische Vorrichtung beinhaltet ein p-leitendes Halbleitersubstrat, eine n-leitende Schicht aus einem transparenten amorphen Oxidhalbleiter (TAOS), die sich auf einer Oberfläche des p-leitenden Halbleitersubstrats befindet, und eine Rückelektrode auf einer anderen Oberfläche des p-leitenden Halbleitersubstrats. Die n-leitende TAOS-Schicht baut einen Teil einer P-N-Diode auf und dient als eine Fensterschicht und eine Frontelektrodenschicht.
Description
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Gebiet der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Diode, die für eine optoelektronische Vorrichtung und eine die Diode verwendende Solarzelle angepasst ist.
- Beschreibung der zugehörigen Technik
- Eine Solarzelle kann Solarenergie in Elektrizität direkt umwandeln. Wenn es um Umweltverschmutzung und die Verknappung fossiler Brennstoffe geht, rückt die Entwicklung von Solarzellen in den Fokus.
- Eine Solarzelle erzeugt Photoelektrizität hauptsächlich über den photovoltaischen Effekt. Im Allgemeinen betrifft ein photovoltaischer Effekt einen Effekt, bei dem zwei Endelektroden einer P-N-Diode eine Ausgangsspannung erzeugen, nachdem Photonen die P-N-Diode zur Stromerzeugung durchdringen.
- In einer typischen Solarzelle wird eine n-dotierte Schicht auf einem p-leitenden Siliciumsubstrat durch Diffusion gebildet und anschließend werden eine Frontelektrode und Rückelektrode an beiden Seiten des p-leitenden Siliciumsubstrats gebildet. Die Frontelektrode ist aus Metall gebildet, das notwendigerweise die n-dotierte Schicht darunter bedeckt. Als Folge ist die Anzahl der in die n-dotierte Schicht einfallenden Photonen verringert und die Energieumwandlungseffizienz der Zelle ist schwer beeinträchtigt. Ferner ist üblicherweise eine Fensterschicht, die den Eintritt von Photonen gestattet, zwischen der Frontelektrode und der n-dotierten Schicht angeordnet, um die Reflexion von einfallendem Licht zu verringern. Eine solche Anordnung erschwert nicht nur den Herstellungsprozess, sondern erhöht auch die Herstellungskosten davon.
- ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Die vorliegende Erfindung stellt eine neue P-N-Diodenstruktur bereit.
- Die vorliegende Erfindung stellt ferner eine optoelektronische Vorrichtung einer P-N-Diode bereit, die über einen einfachen Prozess zur Verringerung der Herstellungskosten hergestellt wird.
- Die vorliegende Erfindung stellt eine für eine optoelektronische Vorrichtung angepasste Diode bereit, die ein p-leitendes Halbleitersubstrat und eine n-leitende Schicht aus einem transparenten amorphen Oxidhalbleiter (TAOS) umfasst.
- Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die n-leitende transparente amorphe Oxidhalbleiterschicht in der vorgenannten Diode hauptsächlich aus Zinkoxid (ZnO), einem Gemisch aus Zinnoxid und Zinkoxid (hiernach ”ein ZnO-SnO2-Gemisch”) oder einem Gemisch aus Zinkoxid und Indiumoxid (hiernach ”ein ZnO-In2O3-Gemisch”) gebildet und umfasst ferner andere Elemente. Die vorgenannten anderen Elemente umfassen Aluminium, Gallium, Indium, Bor, Yttrium, Scandium, Fluor, Vanadium, Silicium, Germanium, Zirconium, Hafnium, Stickstoff, Beryllium oder eine Kombination davon.
- Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das p-leitende Halbleitersubstrat in der vorgenannten Diode einen p-leitenden Siliciumwafer, einen p-leitenden Siliciumfilm oder andere p-leitende Halbleitermaterialien.
- Die vorliegende Erfindung stellt ferner eine optoelektronische Vorrichtung bereit, die ein p-leitendes Halbleitersubstrat, eine n-leitende transparente amorphe Oxidhalbleiterschicht und eine Rückelektrode umfasst. Die n-leitende transparente amorphe Oxidhalbleiterschicht ist auf einer Oberfläche des p-leitenden Halbleitersubstrats angeordnet. Die n-leitende transparente amorphe Oxidhalbleiterschicht und das p-leitende Halbleitersubstrat bauen eine P-N-Diode auf. Die Rückelektrode ist auf einer anderen Oberfläche des p-leitenden Halbleitersubstrats angeordnet.
- Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dient die n-leitende transparente amorphe Oxidhalbleiterschicht in der vorgenannten optoelektronischen Vorrichtung als eine Fensterschicht und eine Frontelektrodenschicht.
- Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die n-leitende transparente amorphe Oxidhalbleiterschicht in der vorgenannten optoelektronischen Vorrichtung hauptsächlich aus ZnO, einem ZnO-SnO2-Gemisch oder einem ZnO-In2O3-Gemisch gebildet und umfasst ferner andere Elemente. Die vorgenannten anderen Elemente umfassen Aluminium, Gallium, Indium, Bor, Yttrium, Scandium, Fluor, Vanadium, Silicium, Germanium, Zirconium, Hafnium, Stickstoff, Beryllium oder eine Kombination davon. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die n-leitende transparente amorphe Oxidhalbleiterschicht in der vorgenannten optoelektronischen Vorrichtung aus einer einzelnen leitenden Materialschicht gebildet.
- Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht die n-leitende transparente amorphe Oxidhalbleiterschicht in der vorgenannten optoelektronischen Vorrichtung aus zwei Materialschichten mit der gleichen Leitungsart aber mit unterschiedlicher Leitfähigkeit, wobei die Materialschicht mit der geringeren Leitfähigkeit nahe dem p-leitenden Halbleitersubstrat ist.
- Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die n-leitende transparente amorphe Oxidhalbleiterschicht in der vorgenannten optoelektronischen Vorrichtung aus einer Materialschicht mit einem Leitfähigkeitsgradienten gebildet, wobei ein Teil der Materialschicht, die die geringere Leitfähigkeit aufweist, nahe dem p-leitenden Halbleitersubstrat ist, während ein anderer Teil, der eine höhere Leitfähigkeit aufweist, entfernt von dem p-leitenden Halbleitersubstrat ist.
- Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die vorgenannte optoelektronische Vorrichtung ferner die Frontelektrodenschicht, die aus einem Metall, einem transparenten leitfähigen Oxid oder einer Kombination davon gebildet ist. Die Frontelektrodenschicht ist auf der transparenten amorphen Oxidhalbleiterschicht angeordnet.
- Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Metall zur Bildung der Frontelektrodenschicht Aluminium, Silber, Molybdän, Titan, Eisen, Kupfer, Mangan, Cobalt, Nickel, Gold, Zink, Zinn, Indium, Chrom, Platin, Wolfram oder eine Legierung davon.
- Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das transparente leitfähige Oxid zur Bildung der Frontelektrodenschicht Indium-Zinn-Oxid, Fluor-dotiertes Zinnoxid, Aluminium-dotiertes Zinkoxid, Gallium-dotiertes Zinkoxid oder eine Kombination davon.
- Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das p-leitende Halbleitersubstrat in der vorgenannten optoelektronischen Vorrichtung einen p-leitenden Siliciumwafer, einen p-leitenden Siliciumfilm oder andere p-leitende Halbleitermaterialien.
- Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die optoelektronische Vorrichtung eine Solarzelle.
- Die P-N-Diode der vorliegenden Erfindung kann in der optoelektronischen Vorrichtung eingesetzt werden.
- Die optoelektronische Vorrichtung der vorliegenden Erfindung wird durch einen einfacheren Prozess hergestellt und erfordert weniger Material, was die Herstellungskosten verringert.
- Zur besseren Verständlichkeit der vorstehenden und anderer Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind bevorzugte Ausführungsformen, die von Figuren begleitet sind, nachstehend detailliert.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
- Die begleitenden Zeichnungen sind eingeschlossen, um ein weiteres Verständnis der Erfindung bereitzustellen, und sind in diese Spezifikation mit aufgenommen und stellen einen Teil von ihr dar. Die Zeichnungen stellen Ausführungsformen der Erfindung dar und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Prinzipien der Erfindung.
-
1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Diode, die für eine optoelektronische Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angepasst ist. -
2 ist eine schematische Querschnittsansicht einer transparenten Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. -
3 ist eine schematische Querschnittsansicht einer transparenten Solarzelle gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. -
4 ist eine schematische Querschnittsansicht einer transparenten Solarzelle gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. -
5 ist eine schematische Querschnittsansicht einer transparenten Solarzelle gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. -
6 stellt die charakteristischen Ausgangskurven von Strom gegen Spannung von einer Diode gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. -
7 stellt die charakteristischen Ausgangskurven von Strom gegen Spannung von einer Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. -
8 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Reflexion gegen die Wellenlänge, gemessen von einem Fluoreszenzspektrophotometer, einer Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und eines p-leitenden Siliciumwafers darstellt. - BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Diode, die für eine optoelektronische Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angepasst ist. - Bezug nehmend auf
1 umfasst eine Diode100 in dieser Ausführungsform ein p-leitendes Halbleitersubstrat10 und eine n-leitende transparente amorphe Oxidhalbleiterschicht12 . Das p-leitende Halbleitersubstrat10 kann ein Wafer oder ein Film sein, beispielsweise ein p-leitender Siliciumwafer oder ein p-leitender Siliciumfilm. Das p-leitende Halbleitersubstrat10 kann auch aus anderen p-leitenden Halbleitermaterialien hergestellt sein. Die n-leitende transparente amorphe Oxidhalbleiterschicht12 ist auf dem p-leitenden Halbleitersubstrat angeordnet. Die n-leitende transparente amorphe Oxidhalbleiterschicht12 ist beispielsweise hauptsächlich aus ZnO, einem ZnO-SnO2-Gemisch oder einem ZnO-In2O3-Gemisch gebildet und umfasst ferner andere Elemente. Die vorgenannten anderen Elemente umfassen Aluminium, Gallium, Indium, Bor, Yttrium, Scandium, Fluor, Vanadium, Silicium, Germanium, Zirconium, Hafnium, Stickstoff, Beryllium oder eine Kombination davon. - In dieser Ausführungsform ist die n-leitende transparente amorphe Oxidhalbleiterschicht
12 aus Aluminium-dotiertem Zinkoxid (ZnO:Al) gebildet. Die n-leitende transparente amorphe Oxidhalbleiterschicht12 kann durch physikalische Dampfphasenabscheidung (PVD), chemische Dampfphasenabscheidung (CVD), einen Aufschleudervorgang, einen Sol-Gel-Prozess oder eine Kathodenzerstäubung gebildet werden. - Die vorgenannte Diode ist in einer optoelektronischen Vorrichtung anwendbar. In der folgenden Ausführungsform dient eine Solarzelle als ein Beispiel zur Erläuterung der Anwendungen der Diode.
-
2 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. - Bezug nehmend auf
2 besteht eine Solarzelle200 in dieser Ausführungsform aus dem p-leitenden Halbleitersubstrat10 , einer Rückelektrode14 und der n-leitenden transparenten amorphen Oxidhalbleiterschicht12 . Das p-leitende Halbleitersubstrat10 kann ein Wafer oder ein Film sein, der aus einem p-leitenden Halbleiter gebildet ist, beispielsweise ein p-leitender Siliciumwafer oder ein p-leitender Siliciumfilm. Das p-leitende Halbleitersubstrat10 kann auch aus anderen p-leitenden Halbleitermaterialien gebildet sein. Die Rückelektrode14 ist auf einer Oberfläche des p-leitenden Halbleitersubstrats10 angeordnet und ist aus einem Metall, einem transparenten leitfähigen Oxid (TCO) oder einer Kombination davon gebildet. Das Metall ist beispielsweise Aluminium, Silber, Molybdän, Titan, Eisen, Kupfer, Mangan, Cobalt, Nickel, Gold, Zink, Zinn, Indium, Chrom, Platin, Wolfram oder eine Legierung davon. Das transparente leitfähige Oxid ist beispielsweise aus Indium-Zinn-Oxid, Fluor-dotiertem Zinnoxid, Aluminium-dotiertem Zinkoxid, Gallium-dotiertem Zinkoxid oder einer Kombination davon gebildet. - Die n-leitende transparente amorphe Oxidhalbleiterschicht
12 ist auf einer anderen Oberfläche des p-leitenden Halbleitersubstrats10 angeordnet. Außerdem ist die n-leitende transparente amorphe Oxidhalbleiterschicht12 beispielsweise hauptsächlich aus ZnO, einem ZnO-SnO2-Gemisch oder einem ZnO-In2O3-Gemisch gebildet und umfasst ferner andere Elemente. Die vorgenannten anderen Elemente umfassen Aluminium, Gallium, Indium, Bor, Yttrium, Scandium, Fluor, Vanadium, Silicium, Germanium, Zirconium, Hafnium, Stickstoff, Beryllium oder eine Kombination davon. In dieser Ausführungsform ist die n-leitende transparente amorphe Oxidhalbleiterschicht12 beispielsweise aus Aluminium-dotiertem Zinkoxid (ZnO:Al) gebildet. - In dieser Ausführungsform bauen die n-leitende transparente amorphe Oxidhalbleiterschicht
12 und das p-leitende Halbleitersubstrat10 eine P-N-Diode auf, die als eine photoelektrische Umwandlungsvorrichtung dient. Außerdem dient die n-leitende transparente amorphe Oxidhalbleiterschicht12 ferner als eine Fensterschicht zur Absorption von Photonen und als eine Frontelektrode. Somit benötigt die Solarzelle dieser Ausführungsform keine zusätzliche Fensterschicht und keine zusätzliche Frontelektrode. Folglich kann Licht direkt auf die n-leitende transparente amorphe Oxidhalbleiterschicht12 einfallen, ohne durch die Frontelektrode geblockt zu werden, um Strom in einer Verbindung des p-leitenden Halbleitersubstrats10 zu erzeugen. - Natürlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehende Ausführungsform eingeschränkt. Verschiedene Modifikationen oder Änderungen können an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden. Andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nachstehend detailliert.
-
3 ist eine schematische Querschnittsansicht einer transparenten Dünnschicht-Solarzelle gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. - Bezug nehmend auf
3 besteht eine transparente Dünnschicht-Solarzelle300 in dieser Ausführungsform aus dem p-leitenden Halbleitersubstrat10 , der Rückelektrode14 und einer n-leitenden transparenten amorphen Oxidhalbleiterschicht18 . Das Material des p-leitenden Halbleitersubstrats10 und die Anordnung und das Material der Rückelektrode14 sind die gleichen wie in der vorstehenden Ausführungsform. Die Beschreibungen davon sind deshalb hier weggelassen. Die n-leitende transparente amorphe Oxidhalbleiterschicht18 ist auf einer anderen Oberfläche des p-leitenden Halbleitersubstrats10 angeordnet. Außerdem ist die n-leitende transparente amorphe Oxidhalbleiterschicht18 im Wesentlichen aus einem n-leitenden Material gebildet, das aus zwei transparenten Materialschichten18a und18b besteht, die unterschiedliche Leitfähigkeiten aufweisen. Die Materialschicht18a mit der geringeren Leitfähigkeit ist näher an dem p-leitenden Halbleitersubstrat10 ; die Materialschicht18b mit der höheren Leitfähigkeit ist entfernt von dem p-leitenden Halbleitersubstrat10 . - In einer Ausführungsform sind die Komponenten der transparenten Materialschicht
18a mit der geringeren Leitfähigkeit die gleichen wie die der transparenten Materialschicht18b mit der höheren Leitfähigkeit, aber die Verhältnisse der Komponenten sind verändert, um unterschiedliche Leitfähigkeiten zu erhalten. Die n-leitende transparente amorphe Oxidhalbleiterschicht18 ist beispielsweise hauptsächlich aus ZnO, einem ZnO-SnO2-Gemisch oder einem ZnO-In2O3-Gemisch gebildet und umfasst ferner andere Elemente. Die vorgenannten anderen Elemente umfassen Aluminium, Gallium, Indium, Bor, Yttrium, Scandium, Fluor, Vanadium, Silicium, Germanium, Zirconium, Hafnium, Stickstoff, Beryllium oder eine Kombination davon. In einer Ausführungsform ist die Materialschicht18b der n-leitenden transparenten amorphen Oxidhalbleiterschicht18 aus Aluminium-dotiertem Zinkoxid (ZnO:Al) gebildet und die Materialschicht18a ist ebenfalls aus Aluminium-dotiertem Zinkoxid (ZnO:Al) gebildet, aber der Sauerstoffgehalt der Materialschicht18b mit der höheren Leitfähigkeit ist niedriger. In einer anderen Ausführungsform unterscheidet sich die Zusammensetzung der Materialschicht18a mit der geringeren Leitfähigkeit von der der Materialschicht18b mit der höheren Leitfähigkeit. Die Materialschicht18a mit der geringeren Leitfähigkeit kann aus ZnO, einem ZnO-SnO2-Gemisch, einem ZnO-In2O3-Gemisch oder einer ZnO-Legierung, wie Aluminium-dotiertes Zinkoxid (ZnO:Al), gebildet sein. Die Materialschicht18b mit der höheren Leitfähigkeit kann aus ZnO, einem ZnO-SnO2-Gemisch, einem ZnO-In2O3-Gemisch oder einer ZnO-Legierung, wie Aluminium-dotiertes Zinkoxid (ZnO:Al), gebildet sein. In einer Ausführungsform ist die Materialschicht18b der n-leitenden transparenten amorphen Oxidhalbleiterschicht18 aus Aluminium-dotiertem Zinkoxid (ZnO:Al) gebildet, während die Materialschicht18a mit der geringeren Leitfähigkeit aus nicht-Aluminium-dotiertem ZnO gebildet ist. In einer anderen Ausführungsform ist die Materialschicht18b der n-leitenden transparenten amorphen Oxidhalbleiterschicht18 aus Indium-Zinn-Oxid gebildet, während die Materialschicht18a mit der geringeren Leitfähigkeit aus Aluminium-dotiertem Zinkoxid (ZnO:Al) gebildet ist. - In dieser Ausführungsform bauen die Materialschicht
18a mit der geringeren Leitfähigkeit in der n-leitenden transparenten amorphen Oxidhalbleiterschicht18 und das p-leitende Halbleitersubstrat10 eine P-N-Diode auf, die als eine photoelektrische Umwandlungsvorrichtung dient. Die Materialschicht18b mit der höheren Leitfähigkeit in der n-leitenden transparenten amorphen Oxidhalbleiterschicht18 dient ebenfalls als eine Fensterschicht zur Absorption von Photonen und als eine Frontelektrode. Somit benötigt die Solarzelle dieser Ausführungsform keine zusätzliche Fensterschicht und keine zusätzliche Frontelektrode. Folglich kann Licht direkt auf die n-leitende transparente amorphe Oxidhalbleiterschicht18 einfallen, ohne durch die Frontelektrode geblockt zu werden, um Strom in einer Verbindung des p-leitenden Halbleitersubstrats10 zu erzeugen. -
4 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Solarzelle gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. - Bezug nehmend auf
4 umfasst eine transparente Dünnschicht-Solarzelle400 dieser Ausführungsform das p-leitende Halbleitersubstrat10 , die Rückelektrode14 und eine n-leitende transparente amorphe Oxidhalbleiterschicht20 . Das Material des p-leitenden Halbleitersubstrats10 und die Anordnung und das Material der Rückelektrode14 in dieser Ausführungsform sind denen in der Ausführungsform der2 ähnlich. Die Beschreibungen davon sind deshalb hier weggelassen. Der Unterschied zwischen dieser Ausführungsform und der Ausführungsform der2 liegt in der n-leitenden transparenten amorphen Oxidhalbleiterschicht20 . Gleichermaßen ist die n-leitende transparente amorphe Oxidhalbleiterschicht20 ebenfalls auf einer anderen Oberfläche des p-leitenden Halbleitersubstrats10 angeordnet und im Wesentlichen aus einem n-leitenden Material gebildet. Jedoch ist die n-leitende transparente amorphe Oxidhalbleiterschicht20 aus einer Materialschicht mit einem Leitfähigkeitsgradienten ausgebildet, das in der n-leitenden transparenten amorphen Oxidhalbleiterschicht20 verteilt ist. In der n-leitenden transparenten amorphen Oxidhalbleiterschicht20 weis ein Teil näher zu dem p-leitenden Halbleitersubstrat10 eine geringere Leitfähigkeit auf, während ein anderer Teil, der entfernt von dem p-leitenden Halbleitersubstrat10 ist, eine höhere Leitfähigkeit aufweist. Während der Abscheidung kann der Anteil der Zusammensetzung der n-leitenden transparenten amorphen Oxidhalbleiterschicht20 verändert werden, um einen Leitfähigkeitsgradienten in der n-leitenden transparenten amorphen Oxidhalbleiterschicht20 zu erzeugen. Die n-leitende transparente amorphe Oxidhalbleiterschicht20 ist beispielsweise hauptsächlich aus ZnO, einem ZnO-SnO2-Gemisch oder einem ZnO-In2O3-Gemisch gebildet und umfasst ferner andere Elemente. Die vorgenannten anderen Elemente umfassen Aluminium, Gallium, Indium, Bor, Yttrium, Scandium, Fluor, Vanadium, Silicium, Germanium, Zirconium, Hafnium, Stickstoff, Beryllium oder eine Kombination davon. In dieser Ausführungsform ist die n-leitende transparente amorphe Oxidhalbleiterschicht20 beispielsweise aus Aluminium-dotiertem Zinkoxid (ZnO:Al) gebildet, wobei das Verhältnis der Sauerstoffatome von dem Teil nahe dem p-leitenden Halbleitersubstrat10 zu dem Teil entfernt von dem p-leitenden Halbleitersubstrat10 abnimmt. - In dieser Ausführungsform bauen der Teil mit der geringeren Leitfähigkeit in der n-leitenden transparenten amorphen Oxidhalbleiterschicht
20 und das p-leitende Halbleitersubstrat10 eine P-N-Diode auf, die als eine photoelektrische Umwandlungsvorrichtung dient. In der n-leitenden transparenten amorphen Oxidhalbleiterschicht20 dient der Teil mit der höheren Leitfähigkeit gleichzeitig als eine Fensterschicht zur Absorption von Photonen und als eine Frontelektrode. Somit benötigt die Solarzelle dieser Ausführungsform keine zusätzliche Fensterschicht und keine zusätzliche Frontelektrode. Folglich kann Licht direkt auf die n-leitende transparente amorphe Oxidhalbleiterschicht20 einfallen, ohne durch die Frontelektrode geblockt zu werden, um Strom in einer Verbindung des p-leitenden Halbleitersubstrats10 zu erzeugen. -
5 ist eine schematische Querschnittsansicht einer transparenten Dünnschicht-Solarzelle gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. - Bezug nehmend auf
5 , falls der schattierte Bereich nicht betrachtet wird, kann eine Frontelektrode16 zusätzlich auf der n-leitenden transparenten amorphen Oxidhalbleiterschicht12 in der Struktur, die in1 gezeigt ist, gebildet werden. Die Frontelektrode16 ist beispielsweise aus einem Metall, einem transparenten leitfähigen Oxid oder einer Kombination davon gebildet. Das Metall ist beispielsweise Aluminium, Silber, Molybdän, Titan, Eisen, Kupfer, Mangan, Cobalt, Nickel, Gold, Zink, Zinn, Indium, Chrom, Platin, Wolfram oder eine Legierung davon. Das transparente leitfähige Oxid ist beispielsweise aus Indium-Zinn-Oxid, Fluor-dotiertem Zinnoxid, Aluminium-dotiertem Zinkoxid, Gallium-dotiertem Zinkoxid oder einer Kombination davon gebildet. Mit anderen Worten sind eine transparente Dünnschicht-Solarzelle500 dieser Ausführungsform, die n-leitende transparente amorphe Oxidhalbleiterschicht12 mit dem p-leitenden Halbleitersubstrat10 kombiniert, um die P-N-Diode aufzubauen, die als eine photoelektrische Umwandlungsvorrichtung verwendet wird, während die n-leitende transparente amorphe Oxidhalbleiterschicht12 als eine Fensterschicht zur Absorption von Photonen dient. Die Frontelektrode16 und die Rückelektrode14 können aus einem herkömmlichen Metall oder transparenten leitfähigen Oxid gebildet sein. - In einer Ausführungsform ist eine P-N-Diode aus einer n-leitenden transparenten amorphen Oxidhalbleiterschicht, die aus Aluminium-dotiertem Zinkoxid (ZnO:Al) gebildet ist, und einem p-leitenden Halbleitersubstrat, das aus einem p-leitenden Siliciumwafer gebildet ist, konstruiert. Bei Strahlungsaufnahme sind die charakteristischen Ausgangskurven der P-N-Diode in
6 dargestellt. Bei Betrachtung der Strahlungsaufnahme sind die charakteristischen Kurven des Stroms gegen die Spannung, die von einer Solarzelle ausgegeben werden, die durch die vorgenannte Diode gebildet wird, in7 dargestellt und die Daten sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1TAOS-Solarzelle Ergebnisse Arbeitsspannung Vm (Volt) 0,15 Maximaler Strom Im (Ampere) 1,81 × 10–4 Offene Spannung Voc (Volt) 0,22 Kurzschlußstrom Isc (Ampere) 2,94 × 10–4 Maximale Ausgangsleistung Pm (Watt) 2,71 × 10–5 Füllfaktor FF (%) 42,03 Umwandlungseffizienz h (%) 0,34 - Basierend auf der Messung des ausgehenden Stroms gegen die Spannung, wie in
7 gezeigt ist, weist eine Solarzelle aus Aluminium-dotiertem Zinkoxid eine bevorzugte Strom-Spannung-(I-V)-Charakteristik auf. Es belegt, dass Licht effektiv in die Verbindung eines p-leitenden Siliciumwafers und eines Aluminium-dotierten Zinkoxidfilms dieser Art von Aluminium-dotierter Zinkoxid-Solarzelle übertragen werden kann, um ein internes elektrisches Feld zur effektiven Erzeugung eines photoelektrischen Stroms zu bilden (FF = 42,03%, Voc = 0,22 V, Jsc = 2,94 × 10–4 A/cm2, η = 0,34%). Basierend auf den vorstehenden Messergebnissen ist ebenfalls bekannt, dass der Aluminium-dotierte Zinkoxidfilm die Charakteristika einer n-leitenden Halbleiterschicht aufweist, und der Aluminium-dotierte Zinkoxidfilm kann direkt auf dem p-leitenden Siliciumwafer-Substrat abgeschieden werden, um den Herstellungsprozess der Solarzelle weiter zu vereinfachen. Außerdem kann das Problem der Opazität eines herkömmlichen Halbleiters überwunden werden, indem der transparente Aluminium-dotierte Zinkoxidfilm verwendet wird. Ferner ist die Oberseite des Aluminium-dotierten Zinkoxids auf der p-leitenden Siliciumwafer-Struktur von keiner Elektrode bedeckt und deshalb kann mehr sichtbares Licht effizient in die PN-Verbindung einfallen, um mehr Strom zu erzeugen. Die Daten in Tabelle 1 zeigen, dass die P-N-Diode der vorliegenden Erfindung ebenfalls bei der Herstellung von Solarzellen anwendbar ist. - Die Kurven in
8 zeigen jeweils das Verhältnis zwischen der Reflexion gegen Wellenlänge, gemessen von einem Fluoreszenzspektrophotometer, eines p-leitenden Siliciumwafers und der n-leitenden transparenten amorphen Oxidhalbleiterschicht aus Aluminium-dotiertem Zinkoxid, das auf dem p-leitenden Siliciumwafer abgeschieden ist.8 zeigt, dass die Reflexion in dem Bereich der kurzen Wellenlänge gering ist, was anzeigt, dass der Aluminium-dotierte Zinkoxidfilm kurzweiliges Licht absorbieren kann; im Vergleich mit dem p-leitenden Siliciumwafer weist der Aluminium-dotierte Zinkoxidfilm ferner eine geringere Reflexion in dem Bereich des sichtbaren Lichts auf. Somit kann der Aluminium-dotierte Zinkoxidfilm ebenfalls sichtbares Licht absorbieren. Die Darstellung der8 belegt, dass die Reflexion in dem Wellenlängenbereich von 350 nm–1000 nm geringer ist, was bedeutet, dass Aluminium-dotiertes Zinkoxid große Mengen von Photonen absorbieren kann und sich daher zur Verwendung als eine photoelektrische Umwandlungsvorrichtung und als eine Fensterschicht eignet. - Die vorliegende Erfindung verwendet die P-N-Diode, die von der n-leitenden transparenten amorphen Oxidhalbleiterschicht und dem p-leitenden Siliciumwafer gebildet wird, für die optoelektronische Vorrichtung, so dass die Vorrichtung eine ausreichende Umwandlungseffizienz aufweisen kann. Die n-leitende transparente amorphe Oxidhalbleiterschicht stellt eine ausreichende Leitfähigkeit bereit. Bei Anwendung auf eine Solarzelle baut die n-leitende transparente amorphe Oxidhalbleiterschicht nicht nur einen Teil der P-N-Diode auf, sondern dient ferner als eine Fensterschicht zur Absorption von Photonen und als eine Frontelektrode. Als Folge ist die zusätzliche Bildung einer Fensterschicht und einer Frontelektrode nicht erforderlich. Somit werden der Herstellungsprozess vereinfacht, das benötigte Material verringert und die Herstellungskosten herabgesetzt.
- Obwohl die vorliegende Erfindung durch die vorstehenden Ausführungsformen offenbart wurde, ist die vorliegende Erfindung darauf nicht eingeschränkt. Fachleute können einige Modifikationen und Veränderungen vornehmen, ohne von dem Wesen und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Somit fällt der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung in die angefügten Ansprüche.
Claims (14)
- Diode, die folgendes umfasst: ein p-leitendes Halbleitersubstrat; und eine n-leitende Schicht aus einem transparenten amorphen Oxidhalbleiter (TAOS), die auf dem p-leitenden Halbleitersubstrat angeordnet ist.
- Diode nach Anspruch 1, wobei die n-leitende transparente amorphe Oxidhalbleiterschicht hauptsächlich aus Zinkoxid (ZnO), einem Gemisch aus Zinnoxid und Zinkoxid (einem ZnO-SnO2-Gemisch) oder einem Gemisch aus Zinkoxid und Indiumoxid (einem ZnO-In2O3-Gemisch) gebildet ist und ferner Aluminium, Gallium, Indium, Bor, Yttrium, Scandium, Fluor, Vanadium, Silicium, Germanium, Zirconium, Hafnium, Stickstoff, Beryllium oder eine Kombination davon umfasst.
- Diode nach Anspruch 1, wobei das p-leitende Halbleitersubstrat einen p-leitenden Siliciumwafer, einen p-leitenden Siliciumfilm oder andere p-leitende Halbleitermaterialien umfasst.
- Optoelektronische Vorrichtung, die folgendes umfasst: ein p-leitendes Halbleitersubstrat, das eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche umfasst; eine Rückelektrode, die auf der zweiten Oberfläche des p-leitenden Halbleitersubstrats angeordnet ist; und eine n-leitende transparente amorphe Oxidhalbleiterschicht, die auf der ersten Oberfläche des p-leitenden Halbleitersubstrats angeordnet ist, wobei die n-leitende transparente amorphe Oxidhalbleiterschicht und das p-leitende Halbleitersubstrat eine P-N-Diode aufbauen.
- Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die n-leitende transparente amorphe Oxidhalbleiterschicht als eine Fensterschicht und eine Frontelektrodenschicht dient.
- Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die n-leitende transparente amorphe Oxidhalbleiterschicht hauptsächlich aus ZnO, einem ZnO-SnO2-Gemisch oder einem ZnO-In2O3-Gemisch gebildet ist und ferner Aluminium, Gallium, Indium, Bor, Yttrium, Scandium, Fluor, Vanadium, Silicium, Germanium, Zirconium, Hafnium, Stickstoff, Beryllium oder eine Kombination davon umfasst.
- Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die n-leitende transparente amorphe Oxidhalbleiterschicht aus einer einzelnen leitenden Materialschicht gebildet ist.
- Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die n-leitende transparente amorphe Oxidhalbleiterschicht aus zwei Materialschichten mit der gleichen Leitungsart aber mit unterschiedlicher Leitfähigkeit besteht und die Materialschicht mit der geringeren Leitfähigkeit nahe dem p-leitenden Halbleitersubstrat ist.
- Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die n-leitende transparente amorphe Oxidhalbleiterschicht aus einer Materialschicht mit einem Leitfähigkeitsgradienten gebildet ist und ein Teil der Materialschicht, die die geringere Leitfähigkeit aufweist, nahe dem p-leitenden Halbleitersubstrat ist, während ein anderer Teil, der eine höhere Leitfähigkeit aufweist, entfernt von dem p-leitenden Halbleitersubstrat ist.
- Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 4, die ferner eine Frontelektrodenschicht, die aus einem Metall, einem transparenten leitfähigen Oxid oder einer Kombination davon gebildet ist, umfasst und auf der transparenten amorphen Oxidhalbleiterschicht angeordnet ist.
- Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Metall Aluminium, Silber, Molybdän, Titan, Eisen, Kupfer, Mangan, Cobalt, Nickel, Gold, Zink, Zinn, Indium, Chrom, Platin, Wolfram oder eine Legierung davon umfasst.
- Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das transparente leitfähige Oxid Indium-Zinn-Oxid, Fluor-dotiertes Zinnoxid, Aluminium-dotiertes Zinkoxid, Gallium-dotiertes Zinkoxid oder eine Kombination davon umfasst.
- Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das p-leitende Halbleitersubstrat einen p-leitenden Siliciumwafer, einen p-leitenden Siliciumfilm oder andere p-leitende Halbleitermaterialien umfasst.
- Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die optoelektronische Vorrichtung eine Solarzelle ist.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
TW097118368A TWI513014B (zh) | 2008-05-19 | 2008-05-19 | 高性能光電元件 |
TW97118368 | 2008-05-19 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102008049448A1 true DE102008049448A1 (de) | 2009-12-03 |
Family
ID=41254083
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102008049448A Withdrawn DE102008049448A1 (de) | 2008-05-19 | 2008-09-26 | Leistungsstarke optoelektronische Vorrichtung |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20090283138A1 (de) |
JP (1) | JP4901834B2 (de) |
DE (1) | DE102008049448A1 (de) |
TW (1) | TWI513014B (de) |
Families Citing this family (38)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI506795B (zh) | 2008-11-28 | 2015-11-01 | Semiconductor Energy Lab | 半導體裝置和其製造方法 |
US8283557B2 (en) | 2009-03-10 | 2012-10-09 | Silevo, Inc. | Heterojunction solar cell based on epitaxial crystalline-silicon thin film on metallurgical silicon substrate design |
US9012766B2 (en) | 2009-11-12 | 2015-04-21 | Silevo, Inc. | Aluminum grid as backside conductor on epitaxial silicon thin film solar cells |
US8692243B2 (en) * | 2010-04-20 | 2014-04-08 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
US9214576B2 (en) | 2010-06-09 | 2015-12-15 | Solarcity Corporation | Transparent conducting oxide for photovoltaic devices |
TWI436490B (zh) * | 2010-09-03 | 2014-05-01 | Univ Tatung | 光伏電池結構 |
KR101754949B1 (ko) * | 2010-09-06 | 2017-07-07 | 삼성디스플레이 주식회사 | 유기 발광 표시 장치 |
US9773928B2 (en) | 2010-09-10 | 2017-09-26 | Tesla, Inc. | Solar cell with electroplated metal grid |
US9800053B2 (en) | 2010-10-08 | 2017-10-24 | Tesla, Inc. | Solar panels with integrated cell-level MPPT devices |
CN102593182A (zh) * | 2011-01-07 | 2012-07-18 | 元太科技工业股份有限公司 | 薄膜晶体管结构及其制造方法 |
JP5866768B2 (ja) * | 2011-02-16 | 2016-02-17 | セイコーエプソン株式会社 | 光電変換装置、電子機器 |
US9054256B2 (en) | 2011-06-02 | 2015-06-09 | Solarcity Corporation | Tunneling-junction solar cell with copper grid for concentrated photovoltaic application |
US20130319515A1 (en) * | 2012-06-01 | 2013-12-05 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device |
JP6049331B2 (ja) | 2012-07-03 | 2016-12-21 | 株式会社東芝 | 蒸気タービンの動翼、蒸気タービンの動翼の製造方法および蒸気タービン |
US8962378B2 (en) * | 2012-07-16 | 2015-02-24 | The Boeing Company | Photodiode and method for making the same |
JP5980060B2 (ja) * | 2012-09-06 | 2016-08-31 | シャープ株式会社 | 太陽電池 |
JP5980059B2 (ja) * | 2012-09-06 | 2016-08-31 | シャープ株式会社 | 太陽電池 |
AU2013326971B2 (en) | 2012-10-04 | 2016-06-30 | Tesla, Inc. | Photovoltaic devices with electroplated metal grids |
US9865754B2 (en) | 2012-10-10 | 2018-01-09 | Tesla, Inc. | Hole collectors for silicon photovoltaic cells |
US9281436B2 (en) | 2012-12-28 | 2016-03-08 | Solarcity Corporation | Radio-frequency sputtering system with rotary target for fabricating solar cells |
US9219174B2 (en) | 2013-01-11 | 2015-12-22 | Solarcity Corporation | Module fabrication of solar cells with low resistivity electrodes |
US9412884B2 (en) | 2013-01-11 | 2016-08-09 | Solarcity Corporation | Module fabrication of solar cells with low resistivity electrodes |
US10074755B2 (en) | 2013-01-11 | 2018-09-11 | Tesla, Inc. | High efficiency solar panel |
US9624595B2 (en) | 2013-05-24 | 2017-04-18 | Solarcity Corporation | Electroplating apparatus with improved throughput |
TWI469380B (zh) * | 2013-11-08 | 2015-01-11 | Ind Tech Res Inst | 異質接面太陽電池結構 |
US10309012B2 (en) | 2014-07-03 | 2019-06-04 | Tesla, Inc. | Wafer carrier for reducing contamination from carbon particles and outgassing |
US9899546B2 (en) | 2014-12-05 | 2018-02-20 | Tesla, Inc. | Photovoltaic cells with electrodes adapted to house conductive paste |
US9947822B2 (en) | 2015-02-02 | 2018-04-17 | Tesla, Inc. | Bifacial photovoltaic module using heterojunction solar cells |
US9761744B2 (en) | 2015-10-22 | 2017-09-12 | Tesla, Inc. | System and method for manufacturing photovoltaic structures with a metal seed layer |
US9842956B2 (en) | 2015-12-21 | 2017-12-12 | Tesla, Inc. | System and method for mass-production of high-efficiency photovoltaic structures |
US9496429B1 (en) | 2015-12-30 | 2016-11-15 | Solarcity Corporation | System and method for tin plating metal electrodes |
US10115838B2 (en) | 2016-04-19 | 2018-10-30 | Tesla, Inc. | Photovoltaic structures with interlocking busbars |
AT519193A1 (de) * | 2016-09-01 | 2018-04-15 | Univ Linz | Optoelektronischer Infrarotsensor |
CN107546289A (zh) * | 2017-08-01 | 2018-01-05 | 华中科技大学 | 一种硒化锑薄膜太阳能电池及其制备方法 |
US10672919B2 (en) | 2017-09-19 | 2020-06-02 | Tesla, Inc. | Moisture-resistant solar cells for solar roof tiles |
US11190128B2 (en) | 2018-02-27 | 2021-11-30 | Tesla, Inc. | Parallel-connected solar roof tile modules |
JP7378974B2 (ja) * | 2019-06-13 | 2023-11-14 | 株式会社東芝 | 太陽電池、多接合型太陽電池、太陽電池モジュール及び太陽光発電システム |
CN112563353B (zh) * | 2020-12-29 | 2023-01-03 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种异质结紫外探测器及其制备方法 |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3294660A (en) * | 1964-09-30 | 1966-12-27 | William D Kingery | Amorphous zinc oxide semiconductor and method of making |
US4212082A (en) * | 1978-04-21 | 1980-07-08 | General Electric Company | Method for fabrication of improved storage target and target produced thereby |
US4367368A (en) * | 1981-05-15 | 1983-01-04 | University Patents Inc. | Solar cell |
US5006915A (en) * | 1989-02-14 | 1991-04-09 | Ricoh Company, Ltd. | Electric device and photoelectric conversion device comprising the same |
US5078804A (en) * | 1989-06-27 | 1992-01-07 | The Boeing Company | I-III-VI2 based solar cell utilizing the structure CuInGaSe2 CdZnS/ZnO |
US5324365A (en) * | 1991-09-24 | 1994-06-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Solar cell |
US5849108A (en) * | 1996-04-26 | 1998-12-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Photovoltaic element with zno layer having increasing fluorine content in layer thickness direction |
JP4574057B2 (ja) * | 2000-05-08 | 2010-11-04 | キヤノン株式会社 | 表示装置 |
JP4817350B2 (ja) * | 2001-07-19 | 2011-11-16 | 株式会社 東北テクノアーチ | 酸化亜鉛半導体部材の製造方法 |
JP2003179242A (ja) * | 2001-12-12 | 2003-06-27 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 金属酸化物半導体薄膜及びその製法 |
JP2006120745A (ja) * | 2004-10-20 | 2006-05-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 薄膜シリコン積層型太陽電池 |
TW200642103A (en) * | 2005-03-31 | 2006-12-01 | Sanyo Electric Co | Solar battery module |
-
2008
- 2008-05-19 TW TW097118368A patent/TWI513014B/zh active
- 2008-09-01 US US12/202,348 patent/US20090283138A1/en not_active Abandoned
- 2008-09-26 DE DE102008049448A patent/DE102008049448A1/de not_active Withdrawn
- 2008-10-15 JP JP2008266036A patent/JP4901834B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW200950108A (en) | 2009-12-01 |
TWI513014B (zh) | 2015-12-11 |
US20090283138A1 (en) | 2009-11-19 |
JP4901834B2 (ja) | 2012-03-21 |
JP2009283886A (ja) | 2009-12-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102008049448A1 (de) | Leistungsstarke optoelektronische Vorrichtung | |
DE102005019225B4 (de) | Heterokontaktsolarzelle mit invertierter Schichtstrukturgeometrie | |
DE102004031950A1 (de) | Halbleiter/Elektroden-Kontaktstruktur und eine solche verwendendes Halbleiterbauteil | |
DE102012209713A1 (de) | Verbesserter Kontakt für Silicium-Heterojunction-Solarzellen | |
DE4010302B4 (de) | Verfahren zum Herstellen einer fotovoltaischen Einrichtung | |
EP0333641A1 (de) | Photoelektrochemische Zelle, Verfahren zum Herstellen einer derartigen Zelle sowie Verwendung der Zelle | |
DE3615515A1 (de) | Halbleitereinrichtung zur umwandlung von licht in elektrische energie | |
DE102007051884A1 (de) | Amorph-kristalline Solarzellen mit Tandem-Nanostruktur | |
DE3246948C2 (de) | ||
WO2004112162A1 (de) | Organische solarzelle mit einer zwischenschicht mit asymmetrischen transporteigenschaften | |
DE3305030C2 (de) | ||
DE3408317C2 (de) | Solarzelle aus amorphem Silicium | |
DE112012001058B4 (de) | Verfahren zur herstellung einer tandem-photovoltaikeinheit | |
DE102012218265B4 (de) | Rückseitenfeld-Strukturen für Mehrfachübergang-III-V-Photovoltaikeinheiten und Verfahren zum Herstellen einer Mehrfachübergang-III-V-Photovoltaikeinheit | |
DE3526337C2 (de) | ||
EP0788661A1 (de) | Drei-farbensensor | |
EP2850661A1 (de) | Heterokontakt-solarzelle und verfahren zu deren herstellung | |
DE2812547A1 (de) | Fotoelement | |
DE202023101309U1 (de) | Solarzelle und Photovoltaikmodul | |
DE102008048144A1 (de) | Photoelektrische Wandlervorrichtung unter Verwendung von Halbleiter-Nanomaterialien und Verfahren zur Herstellung derselben | |
DE2949359A1 (de) | Photoelement | |
DE102013217653B4 (de) | Photovoltaische Solarzelle und Mehrfachsolarzelle | |
DE102011109846A1 (de) | Dünnschicht-Solarzelle und Verfahren zu deren Herstellug | |
EP3442036B1 (de) | Optoelektronisches halbleiterbauelement | |
WO2015131881A2 (de) | RÜCKSEITENKONTAKTIERTE Si-DÜNNSCHICHT-SOLARZELLE |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |