[实用新型]一种MIS/IL太阳电池

说明书

本发明属于一种将光能直接转换成电能的光电器件－光伏电池或太阳电池。

利用半导体材料的光电特性制造的太阳电池，其结构大多属于PN结太阳电池。PN结太阳电池的结构与半导体二极管是相似的，例如，通过在P型半导体上掺杂形成一层N型半导体，并由此构成PN结和空间电荷区、形成内建电场。在该电场的驱动下，由入射光作用在半导体内产生的光生载流子，即电子和空穴，被分开，并进行定向运动。光生电子逆内建电场方向运动，被N型半导体层上的栅状电极收集，而空穴则被P型半导体背面的电极收集。这就是PN结太阳电池及工作过程。直至目前，我国生产的均为PN结太阳电池。

另一种结构的太阳电池是：Metal－Insulator－Semiconductor／Inversion    Layer    Solar    Cell，中文全称为金属－绝缘体－半导体／反型层太阳电池，简称为MIS／IL太阳电池。MIS／IL太阳电池与PN结太阳电池相比较，具有更好的性能，且工艺简单、生产过程无污染及成本低。如专利文件DE    2846096中所描述的，通过P型半导体正面的氮化硅或氮氧化硅层中靠近绝缘层存在的固定正电荷，或在氮化硅或氮氧化硅层中通过碱金属沾污引入固定正电荷，在P型半导体中靠近正面的区域，感应出一个N型反型层和在其下的空间电荷区，从而形成一个同PN结太阳电池中的PN结功能相同的感应结。反型层和空间电荷区组成的内建电场将光生电子和空穴分开，并驱动电子沿反型层运动到正面栅状上电极下，通过隧道机理穿过绝缘层，进入栅状上电极，即栅状MIS接触电极；而空穴则被下电极，即欧姆接触电极，所收集。这就是已有的MIS／IL太阳电池的简单构成及工作过程。

从上述MIS／IL太阳电池的构成及工作过程可知，MIS／IL太阳电池赖以工作的感应反型层深度、空间电荷区宽度均直接受固定正电荷量的影响，直接关系着MIS／IL太阳电池的性能。由于上述MIS／IL太阳电池的固定正电荷量有限，限制了MIS／IL太阳电池性能的提高，突出表现在这种太阳电池在强紫外光照射下不稳定。

本发明的目的是提供一种克服了上述缺点的性能更好的MIS／IL太阳电池。

本发明的构思及技术方案与原有的MIS／IL太阳电池不同的是：在氮化硅或氮氧化硅介质层下，加入一独立的、厚度不小于一个原子层的铯或铯氧化物层，该层均匀地覆盖在绝缘层之上。由于铯是极活泼的碱金属，极易自然电离成带正电荷的离子，这样，该铯或铯氧化层得以拥有大量固定正电荷，并由该层固定正电荷感应出反型层、空间电荷区及内建电场。

采用本发明技术方案制造的MIS／IL太阳电池，大幅度提高了固定正电荷量，具有更深的反型层，更宽的空间电荷区和更强的内建电场，从而具有比原有MIS／IL太阳电池更好的性能，特别是提高了这种太阳电池在强紫外光照射下的稳定性。

图1是采用本发明的基本实施例的剖面结构示意图。

图2是本发明的第二种实施例的剖面结构示意图。

图3是本发明的第三种实施例的剖面结构示意图。

为完整、详细、清楚地叙述本发明，现结合附图来加以说明。参照图1；

太阳电池的基体（4）为P型半导体材料，如P型硅。

绝缘层（3）是厚度小于4nm的氧化膜，可以是天然氧化膜，但最好是用800℃以下的工艺方法所生成。

钝化层（1）是一介质层，可以是单一介质（如氮化硅）的单层绝缘膜，也可采用多种介质（如氮化硅、氮氧化硅）的多层绝缘膜。其作用是钝化、保护太阳电池的正面，减少入射光的反射。

铯或铯氧化物层（2）在绝缘层（3）和钝化层（1）之间、均匀地覆盖在绝缘层（3）之上，由一独立的、厚度不小于一个原子层的铯或铯氧化物所构成，可采用蒸发铯的盐类化合物的方法、也可采用在铯的盐类化合物溶液中浸渍的方法来获得。

栅状MIS接触电极（5）可采用掩模板蒸发金属（如铝）的方法获得。

欧姆接触电极（6）也可通过蒸发金属的方法获得。

其工作过程是这样的：

由于自然电离，铯原子成为带正电荷的离子，铯或铯氧化物层（2）提供了大量的固定正电荷。在该正电荷的感应下，基体（4）P型半导体近表面的区域形成了N型反型层（图1中虚线与绝缘层（3）之间的区域）及空间电荷区（图1中点划线和虚线之间的区域）。反型层和空间电荷区组成内建电场（点划线和绝缘层（3）之间的区域）。