專利名稱：具有納米鉆石量子井的太陽能電池及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置，例如能增進(jìn)能源轉(zhuǎn)換效率的太陽能電池。應(yīng)注意的是，雖然以下討論是著重在太陽能電池，本發(fā)明范疇卻不應(yīng)局限于太陽能電池，而應(yīng)包含能夠因本發(fā)明在文中所傳授的內(nèi)容而受益的各種半導(dǎo)體裝置。 目前有人認(rèn)為使用無晶鉆石層作為電子發(fā)射器的太陽能電池，造成其轉(zhuǎn)換效率損失的一個重大因素在于被激發(fā)電子逆向轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。尤其，雖然許多鄰近相隔的能量帶能有利于無晶鉆石層吸收熱或是入射幅射之后電子能增加的程度，這些鄰近相隔的能量帶也有利于電子能轉(zhuǎn)換為熱量(例如聲子或是晶格震動)。因此，可通過利用該無晶鉆石層內(nèi)的
一個薄能量接收部(例如等于或小于250nm厚度)并且使一種導(dǎo)電材料與該無晶鉆石內(nèi)
的薄能量接收部電性連接來增進(jìn)轉(zhuǎn)換效率。由于無晶鉆石接收能量而激發(fā)自由電子僅需要
經(jīng)過很小的距離即可移動到導(dǎo)電材料，因此，能使自由電子有效率地移動到導(dǎo)電材料上。舉
例而言，目前本發(fā)明人認(rèn)為使用本發(fā)明實(shí)施例可使轉(zhuǎn)換效率超過約20%。 目前已發(fā)現(xiàn)在太陽能電池的N型材料與P型材料上沉積納米鉆石層可同時增加輸
出電壓以及電流，由此增加太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。根據(jù)本發(fā)明多方面所形成的納米鉆石
層具有寬廣的能帶隙，因而有利于作為半導(dǎo)體層的寬能帶隙材料，例如無晶鉆石摻雜材料。
舉例而言，在P型硅層與N型無晶鉆石層等半導(dǎo)體層之間沉積納米鉆石層則增加相對此兩
半導(dǎo)體層的能帶隙。 此外，本發(fā)明納米鉆石層特別有利于建構(gòu)薄膜太陽能電池，舉例而言，納米鉆石層特別有利于那些使用薄膜無晶鉆石層的太陽能電池。對太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的其中一個限制是被激發(fā)的電荷載體(電子)在移動到達(dá)陽極導(dǎo)體或是陰極導(dǎo)體而能有效地輸出電能之前，能量由電荷載體(電子)的形式逆向轉(zhuǎn)換為熱量形式。利用該薄無晶鉆石層可增加被激發(fā)電子在損失能量之前即到達(dá)導(dǎo)體的能力。尤其，無晶鉆石層可包含一個相對薄的能量接收部，舉例而言，該能量接收部可具有大約250納米或是更小的厚度，或者，就更具體的例子而言，該能量接收部可具有大約IOO納米或是更小的厚度。導(dǎo)電材料被配置為電性連接該無晶鉆石層的能量接收部。使用薄無晶鉆石層可使由該無晶鉆石層所產(chǎn)生的自由電子快速地達(dá)到導(dǎo)體材料，并能增強(qiáng)太陽電池的轉(zhuǎn)換效率。 舉例而言，

圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明一個方面的太陽能電池的一個實(shí)施例的側(cè)視圖。詳細(xì)而言，該太陽能電池10具有第一導(dǎo)體12。摻雜的硅層14電性連接該第一導(dǎo)體層12。該摻雜的硅層14，舉例而言可以是但不受限于無晶或是微結(jié)晶(Microcrystalline)狀態(tài)，且其可為厚膜或薄膜。納米鉆石層17接觸該硅層14。摻雜的無晶鉆石層16接觸該納米鉆石層17。該無晶鉆石層16具有小于大約250納米的厚度，或者，詳細(xì)舉例而言，該無晶鉆石層16具有小于大約100納米的厚度。第二導(dǎo)體18電性連接該摻雜的無晶鉆石層16。一方面，該硅層14、納米鉆石層17以及無晶鉆石層16共同形成一個PIN連接結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明考慮各種能夠供本發(fā)明半導(dǎo)體裝置所使用的摻雜物。舉例而言硅可以摻雜有硼以提供P型材料，且無晶鉆石可摻雜有氮以提供N型材料。在另一例子之中，硅可摻雜有磷以提供N型材料，且無晶鉆石可摻雜有硼以提供P型材料。當(dāng)然，本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域具有通常知識者也可使用許多其它的摻雜物以及這些摻雜物的結(jié)合來制造P型與N型材料。 摻雜的無晶鉆石層16、該納米鉆石層17以及摻雜的硅層14之間的相互接觸創(chuàng)造了一個PIN消耗區(qū)而在其中存在一個偏壓場(Bias Field)。入射輻射能夠在該消耗區(qū)內(nèi)創(chuàng)造電荷載體，該電荷載體則通過消耗區(qū)內(nèi)的偏壓場而掠過第一導(dǎo)體12與第二導(dǎo)體18。通過使該無晶鉆石層16的厚度維持相對小，則能使自由電子在無晶鉆石內(nèi)必須行經(jīng)的距離相對小于該載體擴(kuò)散的長度，是以能夠減少自由電子逆轉(zhuǎn)為熱量的情形。因此，使用薄的無晶鉆石層16能有助于提高在往下步入低能階之前即到達(dá)第二導(dǎo)體18的自由電子的比例。此外，該納米鉆石層16實(shí)質(zhì)上是量子點(diǎn)層。除了提高電壓，量子點(diǎn)尚可使多個電子通過單光子交互作用而射出。在缺乏該納米鉆石層16的結(jié)構(gòu)中，一個光子通常僅僅能產(chǎn)生最多一個電子。過多的能量，如高頻的紫外光能量，通常轉(zhuǎn)換為熱量。納米鉆石能夠捕捉光子以形成等離子體(Plasmons)，該等離子體能產(chǎn)生多個電子，因而能同時提高輸出電流以及輸出電壓。 本發(fā)明可使用許多材料來制造該太陽能電池。舉例而言，第一導(dǎo)體、第二導(dǎo)體，或是同時兩者，可用 一種透明導(dǎo)體制造，該透明導(dǎo)體包含氧化銦錫。 若有需要，該第一導(dǎo)體、第二導(dǎo)體或者是同時兩者，可以是一種摻雜的無晶鉆石層。無晶鉆石可摻雜有摻雜物以增加導(dǎo)電性并且保持透明。本發(fā)明可改變摻雜型式以及摻雜濃度、氫含量、sp2以及鄧3碳含量、以及其混合物的含量以便提供所需的導(dǎo)電率與光傳導(dǎo)率。舉例而言，在本發(fā)明一方面，該具導(dǎo)電性的無晶鉆石可提供介于大約10-2到大約10-5奧姆-厘米之間的電阻值。另一方面，該具導(dǎo)電性的無晶鉆石可提供大約30%到大約90%的可見光傳導(dǎo)率。 摻雜物可包含但不受限于金屬。在詳細(xì)例子中，摻雜物可包含鋰或者鋰與氮的混合物。本發(fā)明可使用不同的尺寸和濃度的金屬作為摻雜物。舉例而言，摻雜物濃度可介于由1到70原子百分比(atom% )之間的金屬，而根據(jù)本發(fā)明各方面，摻雜物濃度也可為其它由大約5到大約60、由大約10到大約50、由大約25到大約40、由大約10到大約30、由大約1到大約15、以及由大約30到大約40的原子百分比。金屬可為微粒狀，可具有適當(dāng)尺寸，舉例而言，可具有由大約1納米到大約1微米的尺寸，而根據(jù)本發(fā)明各方面，金屬尺寸也可為由大約1納米到大約250納米、由大約5納米到大約50納米、以及由大約1納米到大約75納米。在一個具體的例子中，該摻雜物可包含金微粒。 可在如下所述的基板上建造太陽能電池。舉例而言，該基板可包含玻璃、半導(dǎo)體、陶瓷以及聚合物材料。該聚合物材料具有經(jīng)濟(jì)性且能提供可撓性，以使太陽能電池可以安裝到一個弧面上(例如汽車車頂)。 應(yīng)了解的是，光線或是入射輻射線將會穿過太陽能電池相對薄的層，且只有一部分的入射輻射會轉(zhuǎn)化為電荷載體。因此，可使多種PIN連接結(jié)構(gòu)相互堆棧以增加太陽能電池的整體轉(zhuǎn)換效率。舉例而言，如第二圖所示，太陽能電池20包含多種PIN連接結(jié)構(gòu)22a、22b、22c，其中各PIN連接結(jié)構(gòu)具有第一導(dǎo)體12、摻雜的薄膜硅層14、納米鉆石層17、摻雜的的無晶鉆石層16、以及第二導(dǎo)體層18。相互獨(dú)立的PIN連接結(jié)構(gòu)由絕緣材料24所分離區(qū)隔。可使PIN連接結(jié)構(gòu)之間相互電性連接(圖中未見)而進(jìn)行并聯(lián)、串聯(lián)或是其混合，由此能提供所需的輸出電流/電壓特性。此外，在這類的堆棧結(jié)構(gòu)之中，第一導(dǎo)體與第二導(dǎo)體可以使透明的以提供光穿透第一導(dǎo)體與第二導(dǎo)體而更有效地傳輸?shù)较旅娴亩褩Ｊ教柲茈姵刂小?各PIN連接結(jié)構(gòu)之中所使用的材料可大致上相同，且這將導(dǎo)致各PIN連接結(jié)構(gòu)具有相當(dāng)?shù)哪軒?。若改變某些PIN連接結(jié)構(gòu)的能帶隙，甚至可獲得更高的轉(zhuǎn)換效率。舉例而言，可改變硅、無晶鉆石或是同時改變兩者的摻雜程度，由此控制改變能帶隙。透過改變較靠近輻射所入射一側(cè)的層結(jié)構(gòu)可增寬能帶隙，反之，透過改變太陽能電池中較深層的層結(jié)構(gòu)可縮窄能帶隙。透過上述改變能帶隙的做法，可讓能帶隙涵蓋更寬廣的輻射光譜，因而能有助于提升太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。該無晶鉆石本身將在每一層中提供不同的能帶隙范圍，由此捕捉寬廣的光譜能量。 在另一例子中，可使用碳納米管作為其中一個導(dǎo)體。該碳納米管可在提供高導(dǎo)電性的同時維持相對入射輻射呈大致透明的狀態(tài)，特別是針對較長波的紅外線輻射。太陽能電池可以使其所具有的第一導(dǎo)體包含有碳納米管層。該碳納米管可呈現(xiàn)非平坦表面而與N型摻雜無晶鉆石層以及P型摻雜薄膜硅層相連接。由此，使得N型與P型材料之間有非平面連接結(jié)構(gòu)。此非平面連接結(jié)構(gòu)有助于增加基材面積中的連接面積，并且同時維持由連接結(jié)構(gòu)到導(dǎo)體之間的距離相對的短?？赏ㄟ^將薄膜硅層進(jìn)行N型摻雜，并且將該無晶鉆石層進(jìn)行P型摻雜，而得到類似的裝置。 該碳納米管可被配置成一簇(Mat)，其中碳納米管則隨機(jī)設(shè)置?；蛘?，該碳納米管的方向可先行受到安排，使碳納米管的兩端沿著大致上垂直于該連接結(jié)構(gòu)的方向而設(shè)置。此外，在某些方面，該碳納米管可設(shè)置在一個導(dǎo)電基材(例如金屬)或是一個涂布有導(dǎo)體(例如氧化銦錫)的絕緣基材上。 本發(fā)明可透過使主動層中(例如在摻雜的無晶鉆石層中、在摻雜的硅層中、或者是在同時兩者中)包含有導(dǎo)電微粒或是碳納米管的方式，來減少主動層與第一導(dǎo)體層和/或第二導(dǎo)體層之間的接觸電阻，由此進(jìn)一步增強(qiáng)太陽能電池的操作性。 本發(fā)明可根據(jù)不同的實(shí)施例而使用各種可能的技術(shù)來制造太陽能電池。舉例而言，圖3A到圖3E顯示制造太陽能電池的各種階段。 一方面，可透過供制造用的暫時性基材或是透過永久成為該太陽能電池完成品一部分的基材來進(jìn)行制造程序。在某些方面，該基材可為導(dǎo)體，例如第一導(dǎo)體?；蛘咴诹硪环矫?，分離的第一導(dǎo)體44可形成在分離的基材42上，如圖3A所示?；蛘?，該第一導(dǎo)體可形成在硅半導(dǎo)體硅片(圖中未示)上。該第一導(dǎo)體44可透過將導(dǎo)電材料以印刷、沉積、或是設(shè)置方式附加該基材42上。舉例而言，沉積程序可使用生長、涂布、或者是轉(zhuǎn)寫等方法將材料附加到該基材上而進(jìn)行。舉例而言，沉積材料可透過下列方法而實(shí)施旋轉(zhuǎn)涂布、物理氣相沉積(Physical V即or D印osition， PVD)、化學(xué)氣相沉禾只(Chemical Vapor Deposition, CVD)、電化沉禾只(Electrochemical Deposition,ECD)、分子束取向附生(Molecular Beam Epitaxy)、原子層沉積(Atomic LayerD印osition， ALD)以及相關(guān)方法。各種氣相沉積方法的廣泛變化均可為所屬技術(shù)領(lǐng)域具有通常知該識者所實(shí)施。氣相沉積方法的實(shí)例包括熱燈絲化學(xué)氣相沉積(hot filamentCVD)、射頻等離子化學(xué)氣相沉積(rf-CVD)、雷射化學(xué)氣相沉積(Laser CVD， LCVD)、有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積(Metal-organic CVD， M0CVD)、濺鍍(sputtering)、熱蒸發(fā)物理氣相沉積(Thermal Ev即oration PVD)、離子化金屬物理氣相沉積(ionized PVD， MPVD)、電子束物理氣相沉積(electron beam PVD，EBPVD)、反應(yīng)性物理氣相沉積(reactive PVD)、原子層沉積(atomic layer d印osition， ALD)及其它類似方法。 如圖3B所示，硅層46可形成在第一導(dǎo)體44 (或者，若該基材42是導(dǎo)體，則可形成在該基材42上)上。該硅層46可由上述的沉積程序而形成。且如上所述的，該硅層可進(jìn)行摻雜。摻雜程序可在形成硅層時，透過共同沉積摻雜物來達(dá)成，舉例而言，當(dāng)沉積硅層時，可共同蒸發(fā)摻雜物而進(jìn)行摻雜。在另一例子中，可在形成硅層后，再以離子植入(IonImplantation)、驅(qū)入擴(kuò)散(Drive-inDiffusion)、場效應(yīng)摻雜(Field-effect Doping)、電化摻雜、氣相沉積或者其它方法來進(jìn)行摻雜程序?？墒褂酶鞣N摻雜物來形成P型材料，摻雜物例如但不受限于硼；可使用各種摻雜物來形成N型材料，摻雜物例如但不受限于磷化物，或者可使用本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員所知道的摻雜物來制造上述的P型或是N型材料。
10
如圖3C所示，納米鉆石層48可形成在該硅層46上。該納米鉆石層48可以各種方法形成。舉例而言，在一方面，可由爆炸技術(shù)形成納米鉆石粒子，例如使用TNT/RDX等已知的爆炸技術(shù)。這些納米鉆石粒子接著可透過電泳懸浮技術(shù)或是旋轉(zhuǎn)涂布技術(shù)來形成位于該硅層上的納米鉆石層48。在另一方面，納米鉆石層48可透過PVD程序由鉆石靶材進(jìn)行濺鍍而形成。該鉆石靶材的材料可包含鉆石膜、人造鉆石粒子以及自然鉆石粒子等等。此種濺鍍形成之納米鉆石層通常其s^鍵結(jié)比例多于以其它方法制造的納米鉆石層的鄧3鍵結(jié)比例。 如圖3D所示，無晶鉆石層50可沉積于該納米鉆石層48上。該無晶鉆石層50具有等于或少于約250納米的厚度，更詳細(xì)舉例而言，其厚度可等于或少于約100納米。該無晶鉆石層50可使用各種技術(shù)進(jìn)行沉積，包括氣相沉積或是其它程序。在一個詳細(xì)例子中，無晶鉆石層50可使用陰極電弧方法來進(jìn)行沉積。陰極電弧方法一般而言涉及以碳原子進(jìn)行物理氣相沉積到標(biāo)靶。透過大量電流通過蒸發(fā)的石墨電極可產(chǎn)生電弧?？墒褂镁哂袕?qiáng)度變化的負(fù)偏壓來驅(qū)動碳原子向標(biāo)靶移動。若碳原子具有充足的能量(例如大約100eV)，則能沖撞標(biāo)靶且黏附于標(biāo)靶的表面上而形成含碳材料，例如無晶鉆石。 —般而言，可透過改變施加到該標(biāo)靶上的負(fù)偏壓來調(diào)整進(jìn)行沖擊的碳原子的動能大小，且可經(jīng)由通過電弧的電流來控制沉積率?？刂魄笆雠c其它參數(shù)，可影響碳原子四面體配位鍵結(jié)的扭曲程度以及無晶鉆石材料的幾何外形與結(jié)構(gòu)。舉例而言，增加負(fù)偏壓可增加鄧3鍵結(jié)。藉由測量材料的拉曼光譜，可測定spVsp2比例，雖然已將了解無晶鉆石層的扭曲四面體部分并非sp3亦非sp2鍵結(jié)，但是范圍內(nèi)的鍵結(jié)具有介于sp3與sp2之間的特性。此外，增加電弧電流可增加高通量碳離子對標(biāo)靶的轟炸率。藉此，可提高溫度而使沉積的碳轉(zhuǎn)變?yōu)楦€(wěn)定的石墨。因此，可透過操控以形成無晶鉆石材料的陰極電弧條件，來控制無晶鉆石材料的最后結(jié)構(gòu)以及組成(例如能帶隙、負(fù)電子親和力、以及發(fā)射表面外型)。
該無晶鉆石層可進(jìn)行摻雜，例如透過共同沉積摻雜物而進(jìn)行摻雜，或是透過在沉積之后進(jìn)行離子植入以進(jìn)行摻雜，如上所述。可使用各種摻雜物來形成N型材料，例如使用氮、鋰或是其結(jié)合；可使用各種摻雜物來形成P型材料，例如使用硼。 如圖3E所示，第二導(dǎo)體52可形成在該摻雜的無晶鉆石層50上。該第二導(dǎo)體52可以透過將導(dǎo)電材料以印刷、沉積或者設(shè)置等方式附加到該基材上，并且可使用前述沉積第一導(dǎo)體的技術(shù)來達(dá)成?？墒褂酶鞣N導(dǎo)電材料，例如，使用氧化銦錫等透明的導(dǎo)體。在另一例子中，該第二導(dǎo)體52可透過摻雜該無晶鉆石層50的上部而形成以提供高導(dǎo)電率(圖中未示)。舉例而言，如前述所討論的，該類鉆碳材料可透過充分的摻雜而降低電阻值到小于10-2奧姆-厘米。在又一例子中，可透過沉積或是生長的碳納米管來形成該第二導(dǎo)體52。舉例而言，可使用各種本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域已知技術(shù)來形成碳納米管，并且將碳納米管沉積到太陽能電池上以形成第二導(dǎo)體。在另一個例子中，碳納米管透過各種本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域已知技術(shù)而在原處進(jìn)行生長。 另一個太陽能電池的制造方法如圖4A到圖4E所示。該太陽能電池可在基材53制造，如圖4A所示。本發(fā)明可使用各種如上所述的基材。第一導(dǎo)體54可透過上述各種技術(shù)而形成在該基材上。如上述技術(shù)，可使用導(dǎo)電基材，或者可使該基材上的一部分具導(dǎo)電性質(zhì)。無晶鉆石層56沉積在該第一導(dǎo)體上，如圖4B所示。該無晶鉆石層56可具有少于大約250納米的厚度。該無晶鉆石層56可透過上述技術(shù)進(jìn)行摻雜。
如圖4C所示，納米鉆石層58可形成在該無晶鉆石層56上。如上所述，該納米鉆石 層58可由各種方法而形成。舉例而言，在一方面，可經(jīng)由本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域已知的TNT/ RDX等爆炸技術(shù)而形成納米鉆石粒子。這些納米鉆石粒子可進(jìn)一步透過電泳懸浮技術(shù)而在 硅層上形成納米鉆石層。在另一方面，可透過利用物理氣相沉積程序而由鉆石靶材濺鍍形 成納米鉆石層。該鉆石靶材的材料可包含鉆石膜、人造鉆石粒子、自然鉆石粒子等等。此種 濺鍍形成之納米鉆石層通常其sp3鍵結(jié)比例多于以其它方法制造的納米鉆石層的sp3鍵結(jié) 比例。 硅層60可透過上述技術(shù)而沉積在該納米鉆石層58上，如圖4D所示。在某些方面， 該硅層可透過上述技術(shù)進(jìn)行摻雜。第二導(dǎo)體62可形成在該硅層60的頂面，如圖4E所示。
第一導(dǎo)體與第二導(dǎo)體可沉積為連續(xù)層(例如，當(dāng)使用透明導(dǎo)體時)，或者可進(jìn)行圖 形化以減少輻射阻擋(例如，當(dāng)使用銀、金或是其它幾乎不透明的導(dǎo)體)?？衫闷桨嬗∷?技術(shù)來進(jìn)行圖形化。在平版印刷技術(shù)中，在欲制造的裝置上設(shè)置光阻層，接著使光阻層使用 屏蔽而進(jìn)行曝光，由此定義各種特征。接著利用顯影溶液清洗去除曝光或是未曝光的區(qū)域， 使該裝置一個或是多個部分外露。可使用蝕刻或是其它程序來去除外露區(qū)域的材料。蝕刻 則有濕蝕刻或是干蝕刻(例如反應(yīng)離子蝕刻(Reactive Ion Etch，RIE))等方式。
或者，平版印刷技術(shù)可利用剝離工藝(Lift-off Process)而實(shí)施，其中材料沉積 在顯影屏蔽上，接著去除該屏蔽，并同時使被屏蔽遮擋的材料部份隨著屏蔽一同被去除。當(dāng) 沉積材料難以進(jìn)行蝕刻或是以其它方式去除時，剝離工藝特別有幫助?？稍趩我徊襟E中進(jìn) 行沉積以及剝離而形成材料的多層結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例 下列實(shí)例顯示制造本發(fā)明太陽能電池等半導(dǎo)體裝置的各種技術(shù)。然而，應(yīng)注意的 是，下列實(shí)例僅是示范或顯示本發(fā)明的原理。在不違反本發(fā)明范疇與精神下，本發(fā)明所屬技 術(shù)領(lǐng)域具有通常知識者可構(gòu)想出各種修改與不同的組合、方法以及系統(tǒng)。所附上的權(quán)利要 求是欲涵蓋這些修改與布局。因此，雖然上述內(nèi)容已詳細(xì)敘述本發(fā)明，下列實(shí)例以本發(fā)明復(fù) 數(shù)實(shí)施例來提供進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
實(shí)施例一 —種半導(dǎo)體裝置透過下列步驟而制造 在一個氧氣不足的容器中引爆炸藥(TNT+RDX)而形成納米鉆石，其中納米鉆石粒
子具有4-10納米的尺寸。納米鉆石散布在一種有機(jī)膠合劑(OrganicBinder)上并且進(jìn)行
干燥而形成層結(jié)構(gòu)。該納米鉆石層作為靶材以對該靶材進(jìn)行氬離子的磁控濺鍍。 接著使用P型硅硅片作為基材，使該已進(jìn)行濺鍍的鉆石轟炸沖擊該基材而形成原
子簇。該已進(jìn)行涂布的P型硅硅片再進(jìn)一步涂布有N型硅以形成PIN連接結(jié)構(gòu)而作為太陽
能電池。 實(shí)施例二 如實(shí)例一所述的半導(dǎo)體裝置，然而其P型半導(dǎo)體是銅銦硒化鎵(CIGS)，且N型半導(dǎo)
體是硫化鎘。 實(shí)施例三 如實(shí)例一所述的半導(dǎo)體裝置，然而其P型半導(dǎo)體是摻雜硼的無晶鉆石，且N型半導(dǎo) 體是摻雜氮的無晶鉆石。
實(shí)施例四 如實(shí)例二所述的半導(dǎo)體裝置，其中連接P型與N型材料的電極是由可撓性不銹鋼 制造，半導(dǎo)體裝置的成品，例如太陽能板則具有可撓性。 當(dāng)然，應(yīng)了解的是，上述內(nèi)容僅供說明本發(fā)明原理的應(yīng)用。在不違背本發(fā)明范疇及 精神的前提下，本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可做出多種修改及不同的配置，且依附在 后的權(quán)利要求則旨在涵蓋這些修改與不同的配置。因此，當(dāng)本發(fā)明中目前被視為是最實(shí)用 且較佳的實(shí)施例的細(xì)節(jié)已被揭露如上時，對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，可依 據(jù)本文中所提出的概念和原則來作出而不受限于多種包含了尺寸、材料、外形、形態(tài)、功能、 操作方法、組裝及使用上的改變。
權(quán)利要求
一種太陽能電池，其特征在于其包含一個第一導(dǎo)體；一個摻雜的硅層，其電性連接該第一導(dǎo)體；一個納米鉆石中間層，其接觸該摻雜的硅層；一個摻雜的無晶鉆石層，其接觸該納米鉆石中間層；以及一個第二導(dǎo)體，其電性連接該摻雜的無晶鉆石層。
2. 如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其特征在于該摻雜的無晶鉆石層具有一個少于大 約250納米的厚度。
3. 如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其特征在于該納米鉆石層具有小于大約150納米 的厚度。
4. 如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其特征在于該摻雜的硅層是一種P型材料，且該摻 雜的無晶鉆石層是一種N型材料。
5. 如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其特征在于其進(jìn)一步包含設(shè)置在第一導(dǎo)體或是第 二導(dǎo)體下方的一種基材。
6. 如權(quán)利要求5所述的太陽能電池，其特征在于該基材具有可撓性以使該太陽能電池 能被設(shè)置在一個弧形表面上。
7. 如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其特征在于該第二導(dǎo)體包含有一個無晶鉆石層摻 雜部分。
8. 如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其特征在于第一導(dǎo)體與第二導(dǎo)體中的至少一個是 透明的。
9. 一種具有增進(jìn)能源轉(zhuǎn)換效率的太陽能電池的制造方法，其特征在于其包含 在一種基材上形成一個摻雜的硅層； 在該硅層上沉積形成一個納米鉆石中間層；以及 在該納米鉆石中間層上沉積形成一個摻雜的無晶鉆石層。
10. 如權(quán)利要求9所述的制造方法
11. 如權(quán)利要求9所述的制造方法 P型摻雜。
12. 如權(quán)利要求9所述的制造方法 N型摻雜。
13. 如權(quán)利要求9所述的制造方法
14. 如權(quán)利要求9所述的制造方法
15. 如權(quán)利要求9所述的制造方法 包含以電泳方式沉積納米鉆石粒子。
16. 如權(quán)利要求9所述的制造方法 包含由 一鉆石靶材濺鍍納米鉆石粒子。
17. —種半導(dǎo)體裝置，其特征在于其包含 一個第一導(dǎo)體；一個第一半導(dǎo)體層，其電性連接該第一導(dǎo)體； 一個納米鉆石層，其接觸該第一半導(dǎo)體層；2，其特征在于該硅層是一個無晶硅層。，其特征在于該硅層是N型摻雜，且該無晶鉆石層是，其特征在于該硅層是P型摻雜，且該無晶鉆石層是，其特征在于該硅層是一個薄膜硅層。 ，其特征在于該無晶鉆石層的厚度小于250納米。 ，其特征在于在該納米鉆石層的沉積步驟中，進(jìn)一步，其特征在于在該納米鉆石層的沉積步驟中，進(jìn)一步一個第二半導(dǎo)體層，其接觸該納米鉆石層；以及 一個第二導(dǎo)體，其電性連接該第二半導(dǎo)體層。
18. 如權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于該第一半導(dǎo)體層是硅，且該第二半 導(dǎo)體層是無晶鉆石。
19. 如權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于該半導(dǎo)體裝置是一種太陽能電池。
全文摘要
一種具有納米鉆石量子井的太陽能電池及其制造方法，其提供由太陽能產(chǎn)生電力的材料、裝置以及方法。在一方面，本發(fā)明包含太陽能電池，該太陽能電池具有第一導(dǎo)體、與該第一導(dǎo)體電性連接的摻雜的硅層、與該摻雜的硅層接觸的納米鉆石層、與該納米鉆石層接觸的摻雜的無晶鉆石層以及與該摻雜的無晶鉆石層電性連接的第二導(dǎo)體。透過本發(fā)明可提高太陽能電池的能源轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號H01L31/20GK101752434SQ20091022544
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月12日
發(fā)明者宋健民 申請人:宋健民