发明名称 由I–– 铜矿化合物形成薄膜异接面太阳电池之方法及装置,及由此制成之太阳电池
摘要
申请公布号 TW044497 申请公布日期 1982.06.16
申请号 TW07013861 申请日期 1981.12.31
申请人 波音公司 发明人 文修陈;雷德艾.麦可森
分类号 H01L31/336 主分类号 H01L31/336
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1﹒一法以形成一光伏打光电能量转换器,其型包括一薄膜A一B型异接面,此处"A"及"B"系选自半导体群组成为: (1)一p一型三元物质(2)一n一型三元物质(5)─n一型物质(4)一p一型物质及B及一n一型物质及一p一型物质及一p一型三元物质及一n一型三元物质及其中换能器包括一基质,一第一接触物淀积于基质上,一第一半导体层由A一型物质淀积于第一接触物上而形成,一第二半导体层由B一型物质淀积于第一半导体层上而形成,以其定义一薄膜A一B一型异接面,及一第二接触物淀积于第二半导体层上,此改良包括一方法,其中:(1)由一三元半导体物质形成之第一及第二半导体层之一层其形成藉同时元素蒸发三元牛导体物质以形成一半导体层具二组成梯度区依序一层形成于另一层上,同时一区域具第一预选在三元半导体物质内元素之二之比以形成一低电阻半导体区及另一区域具不同之预选相同两元素之比以形成一高电阻瞬变半导体区而两区域定义一瞬变同接面;及(2)第一及第二半导体层之另一层其形成藉淀积一半导体物质正面与瞬变同接面之高电阻瞬变半导体区接触以容许高电阻瞬变半导体区析离经元素态相互扩散进入在步骤(1)形成作为低电阻区之相同型之相当高电阻半导体物质之一区域,藉此形成一薄膜A一B一型具异接面光伏打光电能量转换器。2﹒依请求专利部份第一项之方法形成一九伏打光电能量转换器包括一薄膜A一B一型异接面,其中A一B一型异接面系一p一n一型异接面及定义瞬变同接面之一半导体层定义一瞬变p一n一型同接面具一低电阻p一型物质之区域及一高电阻瞬变n一型物质之区域,而另一半导体层其形成由n一型半导体物质淀积而正面与高电阻瞬变n一型物质之区域相接触。3﹒依请求专利部份第一项之方法形成一九伏打光电能量转换器包括一薄膜A一B一型异接面,其中A一B一型异接面系一n一p一型异接面及定义瞬变同接面之一半导体层定义一瞬变n一p一型同接面具一高电阻n一型物质之区域及一低电阻p一型物质之区域,而另一半导体层其形成n一型半导体物质淀积并与高电阻瞬变n一型物质之区域接触。4﹒依请求专利部份第一项之方法形成一九伏打光电能量转换器包括一薄膜A一B一型异接面,其中三元物质系选自I一III一VI2族黄铜矿化合物。5﹒依请求专利部份第一项之方法形成一九伏打光电能量转换器包括一薄膜A一B一型异接面,其中三元物质系选自I一III一VI2族黄铜矿化合物及第一及第二半导体层之另一层其形成物质选自II一IV族元素。6﹒依请求专利部份第四项之方法形成一光伏打光电能量转换器包括一薄膜A 一B一型异接面,其中三元物质具能隙带在1一1﹒5eV之范围内。7﹒依据请求专利部份第五项之方法形成一九伏打光电能量转换器,包括一薄膜A一B一型异接面,其中三元物质具能隙带在1一1﹒5eV之范围内及第一及第二半导体层之另层其形成之﹒物质具能隙带大于1﹒5ev:8﹒依请求专利部份第一项之方法形成一九伏打光电能量转换器包括一薄膜A一B一型异接面,其中三元半导体物质系CuInSe2。9﹒依请求专利部份第一项之方法形成一九伏打光电能量转换器包括一薄膜A一B一型异接面,其中第一及第二半导体层之另一层系选自族包括:CdS;Cd1─xZnxS;及CdS1─xSex。10﹒依请求专利部份第一项之方法形成一九伏打光电能量转换器包括一薄膜A一B一型异接面,其中三元半导体系CulnSe2及第一和第二半导体材料之另一层系选自族包括:CdS;Cd1─xZnxS;及CdS1─xSex。11﹒依请求专利部份第一项之方法形成一九伏打光电能量转换器包括一薄膜A一B一型异接面,其中三元半导体物质系CulnSe2及第一和第二半导体层系CdS。12﹒依请求专利部份第一项之方法形成一光伏打光电能量转换器包括一薄膜A一B一型异接面,其中三元半导体物质系一I一III一VI2黄铜矿化合物及I一III元素之比系调整仅于一部份三元化合物之同时元素蒸发期间内行之以形成一低电阻及瞬变同接面之瞬变高电阻区,并于三元化合物同时元素蒸发之其余期间调整一不同之I一III比以形成另一低电阻及瞬读同接面之瞬变高电阻区。13﹒依请求专利部份第一项之方法形成一九伏打光电能量转换器包括一薄膜A一B一型异接面,其中三元半导体层系CulnSe2及铜/铟比最初调整以形成一略当集铜区于CulnSe2之同时元素蒸发期间形成p型物质换能器之低电阻区,及重新调整形成一略铜不足区于CulnSe2之同时元素蒸发期间形成瞬变n一型物质换能器之高电阻瞬变半导体区。14﹒一法以形成一九伏打光电能量转换器其型包括一薄膜A一B一型异接面,此处"A"及"B"系选自半导体物质群包括:(1)一p一型三元物质(2)一n一型三元物质仞一n一型物质(4)一p一型物质及B及一n一型物质及一p一型物质及一p一型三元物质及一n一型三元物质及其中换能器包括一基质,一第一接 触物淀积于基质上,一第一半导体层其形成由A一型物质淀积于第一接触物上,一第二半导体层其形成由B一型物质淀积于第一半导体层并以其定义薄膜A一B一型异接面,及一第二接触物淀积于第二半导体层,此改良包括一法,其中:(1)由一三元牛导体物质形成之第一及第一半导体层之一层其形成藉同时元素蒸发三元牛导体物质以形成一半导体层具三组成梯度区依序一层形成于另一层上。同时一区域具第一预选在三元半导体物质内元素之二之比以形成一低电阻牛导体区及另一区或具不同之预选相同两元素之比以形成一高电阻瞬变半导体区而两区域定义一瞬变同接面;及(2)第一及第二半导体层之另一层其形成藉淀积一半导体物质正面与瞬变同接面之高电阻瞬变半导体区接触;及(3)形成之能量转换器随步骤(1)及(2)之后而加热;藉此形成一换能器,其中在步骤(1)中形成之高电阻瞬变半导体区容许析离经元素态互相扩散进入在步骤(1)中形成作为低电阻区之相同型之相当高电阻半导体物质以形成了薄膜A一B一型异接面光伏打光电能量转换器。15﹒形成一p一n一型异接面光伏打装置之方法,其包括步骤:(1)淀积相当低电阻p一型物质之第一区于一镀金属之基质:(2)淀积一第二区之相当高电阻瞬变n一型物质其形成由相同元素组成如步骤(1)中淀积之相当低电阻p一型物质,此瞬变n一型物质淀积于p一型物质之第一区并以其定义一瞬变p一n一型同接面;及(s)淀积一低电阻n一型半导体物质膜于在步骤(1)及(2)中形成之瞬变p一n型同接面上,于是用于步骤(1),(2)及(3)中组成元素物质在p一型物质及瞬变n一型物质间互相扩散,并在瞬变n一型物质及n一型半导体物质间互相扩散,引起瞬变n一型物质析离进入相当高电阻之p一型物质中以形成一薄膜异接面本质上无成长球粒及容许能量转换器之光伏打响应特性而能展示相当高之转变效率,至少约10﹒0%。16﹒一方法以形成一光伏打光电能量转换器,其型包括一薄膜p一n一型异接面,其包括一镀金属之基质,一第一半导体层由p一型半导体物质形成并淀积于镀金属之基质上,一第二半导体层由形成于第一半导体层之低电阻n一型半导体物质形成,及一栅状上接触物形成于第二半导体层上,此改良包括一方法,其中:(1)一三元半导体物质之第一半导体层其形成由同时元素蒸发以形成低电阻p一型半导体物质之第一区于镀金属之基质上;及(2)正当三元物质在同时元素蒸发时被蒸发之两元素组成之比系调整以形成一相当高电阻瞬变n一型半导体物质之第二区于低电阻p一型物质之第一区上,藉此形成一瞬变p一n一型同接面于镀金属之基质上; 及,其中于形成n一型物质之第二半导体层于瞬变p一n一型同接面时,相当高电阻之瞬变n一型半导体物质之第二区系夹于低电阻之p一型物质之第一区及低电阻之n一型物质之第二半导体层间以容许瞬变n一型区析离经元素态互相扩散进入一相当高电阻p一型物质区藉此以形成一薄膜p一n一型异接面光伏打光电能量转换器、17﹒一薄膜A一B一型异接面光伏打装置其中"A"及"B"系选自半导体物质群包括:﹒(1)一p一型三元物质(2)一n一型三元物质(3)一n一型物质(4)一p一型物质及B及一n一型物质;及一p一型物质;及一p一型三元物质;及一n一型三元物质;包括一第一半导体层业已以一A一型物质之第一区形成及一第二叠置瞬变B一型物质区,同时该第一及第二区最初定义一瞬变A一B一型同接面,及一第二半导体层淀积于该第一层上并形成一第二B一型物质;于是组成元素互相扩散定义(1)该A一型物质;(2)该瞬变B一型物质;(3)该第二B一型物质;使瞬变B一型材料析离进入A一型物质以形成一薄膜异接面容许一能量转换器之光伏打响应特性而能展示转换效率约10%之级次。18﹒依请求专利部份第十七项之薄膜AB一型异接面光伏装置,其中该AB一型异接面系一p一n一型异控而该第一半导体层定义该瞬变A─一型同接面,其业已形成为瞬变n一型同接面具一低电阻p一型物区及一高电阻瞬变n一型物质区该第二半导体层其形成由n一型半体物质淀积并正面接触该高电阻n一型物质区。19﹒依请求专利部份第十七项之薄膜AB一型异接面光伏打装置,其中该一B一型异接面系一n一p一型异面,而该第一半导体层定义该瞬变一B一型同接面其业已形成为一瞬变n一p一型同接面具一高电阻p─物质区,及该第二牛导体层其形成n一型半导体物质淀积并接触该高﹒阻瞬变n一型物质区。20﹒依请求专利部份第十七项之薄膜AB一型异接面光伏打,其中该第一导体层其形成由一三元物质选自IIII一VI2族黄铜矿化合物。21﹒依请求专利部份第十七项之A一B型异接面光伏打装置,其中该第一导体层其形成由一三元物质选自IIII一VI2族黄铜矿化合物及该第二半导体层其形成由选自II一VI2族元素之质。22﹒依请求专利部份第二十项之薄膜AB一型异接面光伏打装置,其中该元物质具能隙带在1一1﹒5ev之范围内。23﹒依请求专利部份第二十一项之薄膜 一B一型异接面光伏打装置,其中该三元物质具能隙带在1一1﹒5ev范围内及该第二半导体层其形成由具能隙带大于1﹒5ev之物质。24﹒依请求专利部份第十七项之薄膜A一B一型异接面光伏打装置,其中该第一半导体层由CuInSe2形成。25﹒依请求专利部份第十七项之薄膜A一B一型异接面光伏打装置,其中该第二半导体层其形成物质系选自群包括CdS;Cd1─xZnxS;及Cd1─xSex。26﹒依请求专利部份第十七项之薄膜A一一B一型异接面光伏打装置,其中该第一半导体其形成为一三元半导体材料包括CuInSe2及该第二半导体层其形成材料选自群包括:CdS;Cd1─xZnxS;及CdS1─xSex。27﹒依请求专利部份第十七项之薄膜A一B一型异接面光伏打装置,其中该第一半导体层其形成由一三元半导体材料包括CulnSe2及该第二半导体层系CdS。28﹒在一九伏打光电能转换器中,其型包括一薄膜A一B一型异接面,此处"A"及"B"系选自半导体材料群包括:,及(1)一p一型三元物质(2)一n一型三元物质(3)一n一型物质(4)一p一型物质及及一n一型物质;及一p一型物质;及一p一型三元物质;及一n一型三元物质;及其中换能器包括一基质,一第一接触物淀积于该基质上,一第一半导体层其形成由A一型物质淀积于该第一接触物上,一第二半导体层其形成由B一型物质淀积于该第一半导体层上并藉以定义薄膜A一B一型异接面,及一第二接触物淀积于该第二半导体层上,此改良包括:(1)由一三元半导体物质形成之该第一及第二半导体层之一层包括一半导体层业已形成两组成梯度区,而一区叠置于另一区及一区具一在该三元半导体物质之两元素第一预选比以形成一低电阻半导体区及该区之其余具一该两元素不同之预选比及业已形成为一体电阻瞬变半导体区而该两区业已形成为一瞬变同接面;及(2)该第一及第二半导体层之另一层业已形成正面与该瞬变同接面之该高电阻瞬变半导体区接触以容许该高电阻瞬变半导体区析离经元素态互相扩散进入一如该低电阻区相同型之相当高电阻半导体物质区藉以形成一薄膜A一B一型异接面光伏打光电能量转换器。29﹒一p一n一型异接面光伏打装置以结合形包括:一镀金属之基质;一第一 相当低电阻p一型物质之相对地薄膜区黏附至该镀金属之基质;一第二相对地薄膜区由与该相当低电阻p一型物质之相同元素组成形成,及业已形成为相当高电阻瞬变n一型物质区而该相对地低电阻p一型物质及该相对地高电阻瞬变n一型物质区业已形成为一组合瞬变p一n一型同接面半导体层;及二低电阻n一型半导体物质之相对地薄膜业已淀积于该瞬变p一n一型同接面,于是定义该p一型区之物质之组成元素互相扩散,该瞬变n一型区及该n一型半导体物质在p一型物质及瞬变n一型物质间,及在瞬变n一型物质及n一型半导体物质间引起瞬变q一型物质析离进入相当高电阻之p一型物质以形成一薄膜异接面本质上无成长球粒及容许能量转换器之一九伏打响应特性而能展示转换效率至少近于10﹒0%。30﹒装置以形成一九伏打光电能量转换器,其型包括一薄膜,A一B一型异接面形成于一基质上,来自一三元半导体物质及一第二半导体物质,结合地包括:(1)第一工具以形成一低电阻基座金属接触物于基质上;(2)第二工具以形成一瞬变A一B一型薄膜同接面于基座金属接相触上,藉同时元素蒸发三元半导体物体之组成元素,该第二工具包括:1工具以监控三元半导体物质之二成份金属元素之比此物质蒸发形成于基座金属接触物上;2工具以建立监控之两成份金属元素最初比以致淀积于基座金属接触物之元素蒸发流物系略当集一金属元索成份当与此三元半导体﹒物质之化学计量相较时以容许形成一低自阻半导体物质之第一区于基座金属接触物上;及3工具以调整被监控之两成份元素之比,于同时元素态蒸发期间,以致淀积于第一低电阻半导体物区之元素蒸发流物含略不足一金属元素成份当与三元半导体物质之化学计量相较时以致容许形成一相当高电阻瞬变半导体物质之第二区于低电阻半导体物质之第一区上,藉此形成一瞬变A一B一型同接面;及(3)第三工具以形成该第二半导体物质之一低电阻薄膜层于瞬变A一B一型同接面上,而此层正面与瞬变同接面之第二区接触并具一p一型或﹒n─型状态对应于高电阻区之瞬变状态;以致于由该第二及第三工具形成于基质上之元素成份之元素态互相扩散时,相当高电阻之瞬变半导体物质之第二区容许析离进入具一p一型或n一型状态对应于低电阻半导体物质之勇一区状态之半导体物质之相当高电阻区藉以形成一薄膜A一B一型异接面。31﹒依请求专利部份第三十项之装置,其中工具供以维持基质温度在该装置内在约350℃至500℃之范围内,于同时元素蒸发三元半导体物质期间。32﹒依请求专利部份第三十项之装置,其中工具系供以维持基质温度于该装置 内在一温度水平为350℃之级次于形成所有低电阻半导体物质之第一区及仅一部份形成高电阻骤变半导体物质之第二区期间,而对其后增加温度水平于平衡第二区之同时元素态蒸发程序期间至450℃25℃之级次。33﹒依请求专利部份第三十项之装置,其中工具系供以维持压力在该装置内为3一8x10─6托于同时元素态蒸发三元半导体物质。34﹒依请求专利部份第三十项之装置,其中工具系供以维持基质温度在约150℃至约200℃之范围内于以第三工具淀积第二半导体物质期间。
地址 U.S.A.