JP2016526304A5

JP2016526304A5 -

Info

Publication number: JP2016526304A5
Application number: JP2016518303A
Authority: JP
Filing date: 2014-06-05
Publication date: 2017-06-22

Claims

太陽電池構造であって、
直接バンドギャップを有する半導体材料で作られた伸長ナノワイヤのアレイであって、各ナノワイヤが少なくとも第１セクション及び第２セクションを有する、アレイと、
各ナノワイヤの底端で各第１セクションの少なくとも一部とのオーミックコンタクトを実現する第１電極層と、
各ナノワイヤの上端で各第２セクションの少なくとも一部とのコンタクトを実現する光透過性の第２電極層と、を備え、
前記ナノワイヤに対向する前記第１電極層の上面は複数の凹部を有し、前記ナノワイヤの前記底端はこれらの凹部に配置されることを特徴とする太陽電池構造。
各ナノワイヤは、前記第２電極層との前記コンタクトにおける少数キャリアの再結合を最小化するための少数キャリア保護要素を備えることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池構造。
前記第１電極層の下面も複数の凹部を有し、前記第１電極層の前記上面及び前記下面に関連する前記凹部は、均一且つ交互に分散されることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池構造。
前記凹部は少なくとも１００ｎｍの深さであることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池構造。
前記少数キャリア保護要素は、各ナノワイヤの上面に隣接し、少なくとも前記ナノワイヤの長手方向に延びる空乏領域を備え、前記ナノワイヤの前記上面と前記空乏領域の上側境界との間の距離は１８０ｎｍを下回ることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池構造。
前記少数キャリア保護要素は、前記第２電極層との前記コンタクトにおける高い方のドーパントレベルから前記第１セクションへ向かう低い方のドーパントレベルへの、前記第２セクションの段階的なドーパントプロファイルを備えることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池構造。
前記少数キャリア保護要素は、多数キャリアが通ることを可能にしつつ少数キャリアを反射するように構成されたヘテロ接合障壁を備えることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池構造。
前記ヘテロ接合障壁は、半導体障壁又は誘電体障壁を備えることを特徴とする請求項７に記載の太陽電池構造。
前記少数キャリア保護要素は、前記第２電極層とのコンタクトを形成するショットキー接合を備えることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池構造。
各ナノワイヤは前記第１セクションと前記第２セクションとの間に配された第３セクションを有し、前記第１セクションと前記第２セクションとは相補的な極性を有し、前記第１セクション及び前記第２セクションのドーピングレベルは１×１０¹⁸／ｃｍ³を上回り、前記第３セクションのドーピングレベルは前記第１セクション及び前記第２セクションのドーピングレベルよりも低いことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池構造。
前記第１電極層は、前記第１セクションと前記第１電極層との界面で反射性を有することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池構造。
前記ナノワイヤは実質的に垂直に配置され相互に平行であることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池構造。
直接バンドギャップを有する半導体材料において伸長ナノワイヤのアレイを備える太陽電池構造を製造するための方法であって、
材料の層の上に第１構造を準備するステップであって、前記第１構造は前記ナノワイヤのアレイ及びポリマー剤を備え、前記ナノワイヤのアレイは前記ポリマー剤に完全に埋め込まれている、ステップと、
前記埋め込まれたナノワイヤを有する前記ポリマー剤を前記材料の層から分離するステップと、
各ナノワイヤの少なくとも第１先端が前記ポリマー剤から突出するように前記ポリマー剤の一部を除去するステップと、
各ナノワイヤの前記突出する先端を覆う導電層を準備するステップと、
前記導電層の下に接着層を準備するステップと、
溶剤を用いて前記ポリマー剤を完全に除去するステップと、
電気的絶縁層を堆積するステップと、
各ナノワイヤの第２先端を露出させるステップと、
光透過性導電層を堆積するステップと、
を有することを特徴とする方法。
前記材料の層は基板であり、前記方法は、
実質的に１次元のナノワイヤのアレイを成長させるステップであって、
各ナノワイヤについて、
第１サブステップにおいて、１×１０¹⁸／ｃｍ³を上回るドーピングレベルと第１極性とを有する前記ナノワイヤの第１セクションが前記基板から成長させられ、
第２サブステップにおいて、１×１０¹⁸／ｃｍ³を下回るドーピングレベルを有する前記ナノワイヤの更なるセクションが前記第１セクション上に成長させられる、ステップをさらに有する
ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
第３サブステップにおいて、１×１０¹⁸／ｃｍ³を上回り、前記第１極性とは相補的な第２極性を有する前記ナノワイヤの第２セクションが前記更なるセクションの上にさらに成長させられ、前記第２セクションの長さは１８０ｎｍ未満であり、当該長さは前記第１セクションの長さを下回ることを特徴とする請求項１４に記載の方法。