一种太阳能电池装置的薄膜材料结构，所述薄膜材料结构包括具有多种单晶结构的材料层，每种单晶结构配置为柱状物。所述柱状物的尺寸范围为大约０．０１微米到大约１０微米且具有第一端与第二端的特征。所述材料层具有光吸收系数的特征，所述光吸收系数在大约４００纳米到大约７５０纳米的波长范围内对光的吸收大于１０４ｃｍ↑［－１］。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】太阳能电池装置的柱状结构薄膜材料 相关申请的相互参考本申请在美国申请了优先权，临时专利申请号为No.60/976,392,申请 日为2007年9月28日；专利技术专利申请号为No. 12/237,371,申请日为2008 年9月24日。本申请通常是指这两份申请，并为所有目的共同引用。联邦i^"资助研究或开发下专利技术权的声明 不适用参考"序列表"，表格，或M提交的计算^^呈序列表附件不适用
技术介绍
本专利技术涉及太阳能电池材料，具体涉及一种采用薄膜工艺制作太阳能 发电材料的方法和结构，其中薄膜由氧化铜等金属氧化物制成。已通过单 结配置实施了该方法和结构，这仅是一个例子，但本专利技术还可能有其它配 置，例如粒状材料。从开始以来，人类就一直面临着找到利用能源方法的糸t战。能源可分为石化能源、水能、原子能、风能、生物能、太阳能，以及包括木材，煤等占多数的原始型能源。上个世纪，现代文明已依赖于作为重要能源的石化能源。石化能源包括天然气和石油。天然气包括丁烷和丙烷等较轻形式的气体，通常用于家庭取暖和烹饪的燃料。石油包括汽油、柴油、喷气燃料等，通常用于运输。较重形式的石化能源在一些地方也可用作家庭取暖。不幸的是，基于地球上可用总量，石化能源有限且本质上不能再生，另夕卜， 由于汽车和使用石化产品的增加，石化能源正成为相当稀缺的资源，随着时间的流逝其最终将私^。最近，已迫切需要清洁能源。水力发电就是清洁能源的一个例子，通 过修建大型水坝，阻挡水的流动，通过水力驱动发电机发电，如内华达州 的胡佛水坝，其所发的电供加利福尼亚州洛杉矶市的大部分地区使用。其 它形式的清洁能源包括太阳能。该专利技术背景以及下面更具体的叙述揭示了 太阳能详细情况。太阳能通常将来自太阳的电磁辐射转换为能源的其它有用形式，包括 热能和电力。通常通过太阳能电池来应用太阳能。虽然太阳能清洁且在一 定程度获得了成功，其在4Mt界广泛应用之前仍存在许多缺陷。例如，一5种太阳能电池采用结晶材料，该结晶材料由半导体锭构成，这些结晶材料 包括将电磁辐射转换为电流的光电二极体装置。结晶材料生产成本高，很 难大量生产。另外，采用结晶材料制成的装置能源转换效率低。其它类型 的太阳能电池采用薄膜技术，形成薄膜的感光材料，将电磁辐射转换为电 流。在利用薄膜技术制作太阳能电池时也存在类似的缺陷，也就是说，效 率通常也低。另外，膜的可靠性差，在常规应用环境中使用期限短。本专 利说明书以及下面更具体的叙述揭示了这些常规技术的缺陷。综上所述可以看出，迫切需要生产太阳能电池材料的改进技术及合成 装置的技术。专利技术概述根据本专利技术的实施范例，提供了制作光电池的技术。更具体说，根据 本专利技术的实施范例，提供了 一种利用金属氧化物制作薄膜半导体材料的 方法和结构。本专利技术的广泛应用范围将获得认可。在一个具体实施范例中，提供了一种太阳能电池装置用的薄膜材料结 构。所述薄膜材料结构包括一材料层。所述材料层包括多个单晶结构。在 一个具体实施范例中，每种单晶结构配置成柱状物，每个柱状物具有第一 端与第二端，以及一连接所述第一端与第二端的侧向区域。在具体实施范例中，所述第一端与第二端的尺寸范围为大约0.01微米到大约10微米，但可能也有其它范围。所述材料层具有光吸收系数的特征，所述光吸收系数在大约400纳米到大约700纳米的波长范围内对光的吸收大于104 cm—1。在一个具体实施范例中，提供了一种形成薄膜材料结构的方法，所述 薄膜材料结构用于太阳能电池装置。所述方法包括提供具有表面区域的基 板，以及形成覆盖在表面区域的第一电极结构。在一个具体实施范例中， 所述方法包括形成覆盖在第一电极结构上的材料层。所述材料层包括多个 单晶结构，在一个优选实施范例中，每个单晶结构配置成柱状物。所述柱状物具有第 一端与第二端，每一端的范围为大约o.oi微米到大约10微米，但可能也有其它范围。材料层的特征在于光吸收，其在大约400纳米到 大约700纳米的波长范围内对光的吸收大于104 cnT1。依据实施范例，本专利技术提供了一种依赖于传统技术的简单工艺，所述传统技术可能以纳米技术为基础。根据一个具体实施范例，通过基于纳米 技术的材料与工艺，提高了转换效率并改进了工艺。在一些实施范例中， 所述方法在将阳光转换成电能过程中具有较高效率。依据所述实施范例，根据;^专利技术所述的合成太阳能电池效率可为大约10%或20%或更高。另 外，所述方法提供了 一种与传统工艺技术相兼容并无需对传统设备及工艺 进行大量^^改的工艺。在一个具体实施范例中，所述方法可用作大M生 产所述结构的技术，从而降低了光电池的生产成本。在另一个实施范例中， 也可利用基于溶液的工艺来实现该方法与结构。在一个具体实施范例中， 该方法釆用了所述工艺及对环境安全的材料。才艮据所述实施例，可实现 一种或多种以上优点。本说明书对这些优点及其它优点会进行详尽的描 述，具体见下文。根据详^^A搭配的附图可更加全面的领会本专利技术各种其它目的、 特征及优点.附图说明图i为根据本专利技术实施范例所述的太阳能电池装置简图。图2-3为根据本专利技术实施范例所述的太阳能电池装置所采用的薄膜金 属氧化物半导体材料结构简图。图4-9为根据本专利技术所述的一个实施范例，利用所述的薄膜金属氧化 物半导体材料制作太阳能电池装置的示意图。专利技术详述根据本专利技术所述的实施范例，提供一种制作薄膜金属氧化物半导体材 料的技术。更具体的说，根据本专利技术所述的实施范例提供一种太阳能电池 所采用的薄膜金属氧化物半导体材料的制作方法和结构。根据本专利技术所述 实施范例的更广泛的应用范围将获得i/c可。图1为根据本专利技术实施范例所述，利用太阳能电池用薄膜金属氧化物 半导体制作的太阳能电池装置结构图。该图仅为一幅简图，并不过度限制本文所述的权利要求。技术人员可识别其它变化、修改和选择形式。如图 1所示，提供一基板(101 )。所g板具有表面区域(103 )和厚度(105 X 所i^板由硅、锗、硅锗化合物以及其它半导体材料制成。或者所^fel可由透明材料制成，如玻璃、石英或聚合材料。所述J41也可能为多层结 构材料或粒状材料。当然可能也有其它的变化、修^选择形式。如图i所示，提供覆盖在所^M^面区域的第一电极结构。在一个 具体的实施范例中，所述第一电极可由适合的材料或组合材料制成。依据 所述实施范例，所述第一电极结构可由透明导电电极或反光或挡光材料制成。所述光学透明导电材料可包括铟锡氧化物(ITO)、铝掺杂的氧化锌、氟掺杂的氧化锡及其它。在一个具体实施范例中，第一电极可由一种金属 材料制成。所述金属材料可包括金、银、镍、白金、铝、钨、钼，这些金 属的一种组合，或一种合金等。在一个具体实施范例中，所述金属材料可 釆用溅射、电镀、电化学沉积及其它技术进行沉积。另外，第一电极结构可由碳或石墨等^材料构成。或者，；^据应用情况，所述第一电极结构 可由导电高分子材料构成。当然可能也有其它的变化、修U选择形式。在一个具体实施范例中，允许薄膜金属氧化物半导体材料(109 )形成 在第一电极结构上。如图所示，所述薄膜金属氧化物半导体材料与第一电 极结构基本为物理和电接触。本说明书提供了薄膜金属氧化物半导体材料 的详细资料，具体见下文。参考图2，根据一个具体实施范例，薄膜金属氧本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种太阳能电池装置的薄膜材料结构，所述薄膜材料结构包括： 具有多种单晶结构的材料层，每种单晶结构配置成柱状物；所述柱状物的特征在于具有尺寸范围为大约０．０１微米到大约１０微米的第一端与第二端；所述材料层的特征在于对于波长范围在大约４０ ０纳米到大约７５０纳米的光的光吸收系数大于１０４ｃｍ↑［－１］。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：霍华德WH李，
申请(专利权)人：STION太阳能电池有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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