[发明专利]高效的光电转换装置

摘要

公开了用于实现高转换效率太阳能电池的方法、系统和装置。在一个方面，一种光电能量转换装置包括：基板，其由掺杂半导体材料形成并且具有第一区域和第二区域；多层纳米结构的阵列，其从所述基板的所述第一区域突出，其中，所述纳米结构由被形成芯‑壳结构的第二共掺杂半导体材料的层覆盖第一共掺杂半导体材料形成，所述层覆盖所述基板的第二区域中的所述掺杂半导体材料的至少一部分；电极，其形成在所述基板的所述第二区域中的被所述层覆盖的部分上，其中，所述多层纳米结构提供光学有源区，所述光学有源区能够从一个或多个波长的光吸收光子，以产生所述电极处出现的电信号。

主权项

1.一种光电能量转换装置，包括：由掺杂半导体材料形成的基板，所述基板包括第一区域和第二区域；从所述基板的所述第一区域突出的多层纳米结构的阵列，其中，所述多层纳米结构由第二共掺杂半导体材料的层覆盖第一共掺杂半导体材料形成，从而形成芯-壳结构，所述层覆盖所述基板的第二区域中的所述掺杂半导体材料的至少一部分，其中所述第一共掺杂半导体材料包括p+/n型半导体材料，所述p+/n型半导体材料包括电子受体掺杂物和电子供体掺杂物，第一供体浓度是1×1018cm-3的量级，并且低于第一受体浓度，以及其中所述第二共掺杂半导体材料包括n+/p型半导体材料，所述n+/p型半导体材料包括电子受体掺杂物和电子供体掺杂物，第二受体浓度是1×1018cm-3的量级，并且低于第二供体浓度；以及电极，形成在所述基板的所述第二区域中的被所述层覆盖的部分上，其中，所述多层纳米结构被构造成提供光学有源区，所述光学有源区能够从一个或多个波长的光吸收光子，以产生在所述电极处出现的电信号，以及其中由在短路状况下通过级联激子离子化CEI机制形成多个电子-空穴对的光子产生所述电信号。