用于发电的基于纳米棒的复合结构制造技术

公开了用于发电的基于纳米棒的复合结构。一个实施例是包括具有纳米线阵列和电介质材料的第一层的制品。纳米线包括：具有第一掺杂类型的芯半导电区；具有第二掺杂类型的壳半导电区；以及在芯半导电区和壳半导电区之间的结区。第一掺杂类型不同于第二掺杂类型。壳区长度小于芯区长度。壳半导电区包围芯半导电区的在与结区长度对应的芯半导电区长度上的一部分。包含导电材料的第二层接触第一层的顶表面。包含导电材料的第三层接触第一层的底表面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
所公开的实施例一般地涉及用于光伏能量生产的结构。更具体地，所公开的实施 例涉及使用基于纳米棒的复合物来产生光伏能量的结构。
技术介绍
大量的努力已经被投入到了供作为太阳能电池之用的材料和结构的开发中，而成 效有限。因而，还有开发有效率的、低成本的、稳定的且无毒的用于产生光伏能量的新结构 的需要。
技术实现思路
本专利技术通过提供用于产生光伏能量的基于纳米棒的复合结构以及制作这些结构 的方法来解决以上所描述的问题。本专利技术的一个方面涉及包括具有顶表面和底表面的第一层的制品。第一层包括纳 米线阵列和电介质材料。在纳米线阵列中的纳米线包括具有第一掺杂类型及芯区长度的 芯半导电区；具有第二掺杂类型及壳区长度的壳半导电区；以及具有结区长度的在芯半导 电区和壳半导电区之间的结区。第一掺杂类型不同于第二掺杂类型。壳区长度小于芯区长 度。壳半导电区包围芯半导电区的在与结区长度对应的芯半导电区长度上的一部分。制品 还包括与第一层的顶表面接触的第二层。第二层包含导电材料。制品还包括与第一层的底 表面接触的第三层。第三层包含导电材料。本专利技术的另一方面涉及包括独立式多层复合物的制品。独立式多层复合物包括具 有顶表面和底表面的第一层。第一层包括纳米线阵列和电介质材料。在纳米线阵列中的纳 米线包括具有第一掺杂类型及芯区长度的芯半导电区；具有第二掺杂类型及壳区长度的 壳半导电区；以及具有结区长度的在芯半导电区和壳半导电区之间的结区。第一掺杂类型 不同于第二掺杂类型。壳区长度小于芯区长度。壳半导电区包围芯半导电区的在与结区长 度对应的芯半导电区长度上的一部分。制品还包括包含导电材料的接触第一层的顶表面 的第二层，以及包含导电材料的接触第一层的底表面的第三层。本专利技术的另一方面涉及包括复合膜的独立式叠层的制品。在复合膜的叠层中的至 少一些复合膜包括第一层、第二层及第三层。第一层具有顶表面和底表面。第一层包括纳 米线阵列和电介质材料。在纳米线阵列中的纳米线包括具有第一掺杂类型及芯区长度的 芯半导电区；具有第二掺杂类型及壳区长度的壳半导电区；以及具有结区长度的在芯半导 电区和壳半导电区之间的结区。第一掺杂类型不同于第二掺杂类型。壳区长度小于芯区长 度。壳半导电区包围芯半导电区的在与结区长度对应的芯半导电区长度上的一部分。第二 层接触第一层的顶表面并且包含导电材料。第三层接触第一层的底表面并且包含导电材 料。本专利技术的另一方面涉及一种方法，该方法包括在基板上形成纳米线阵列。对于在 纳米线阵列中的多个纳米线，该方法还包括形成具有第一掺杂类型的芯半导电区，以及形成具有第二掺杂类型的壳半导电区。该方法还包括使纳米线的第一部分嵌入第一电介质 层内；使纳米线的第二部分嵌入第一导电层内，其中纳米线的第二部分与纳米线的第一部 分相邻；使纳米线的第三部分嵌入第二电介质层内，其中纳米线的第三部分与纳米线的第 二部分相邻；从纳米线的第五部分中去除壳半导电区；使纳米线的第五部分的至少一部分 嵌入第三电介质层内；使纳米线的第五部分的至少一部分嵌入第二导电层内，其中第二导 电层处于第三电介质层上；以及去除基板。本专利技术的另一方面涉及一种方法，该方法包括在基板上形成纳米线阵列。对于在 纳米线阵列中的多个纳米线，该方法还包括形成具有第一掺杂类型的芯半导电区，以及形 成具有第二掺杂类型的壳半导电区。该方法还包括使纳米线的第一部分嵌入第一掩蔽层 内；使纳米线的第二部分嵌入第一导电层内，其中纳米线的第二部分与纳米线的第一部分 相邻；使纳米线的第三部分嵌入第一电介质层内，其中纳米线的第三部分与纳米线的第二 部分相邻；使纳米线的第四部分嵌入第二掩蔽层内，其中纳米线的第四部分与纳米线的第 三部分相邻；从纳米线的第五部分中去除壳半导电区，其中纳米线的第五部分与纳米线的 第四部分相邻；从纳米线的第四部分中去除第二掩蔽层；使纳米线的第五部分的至少一部 分嵌入第二电介质层内；使纳米线的第五部分的至少一部分嵌入第二导电层内，其中第二 导电层处于第二电介质层上；去除第一掩蔽层；以及去除基板。本专利技术的另一方面涉及一种方法，该方法包括在基板上形成纳米线阵列。对于在 纳米线阵列中的多个纳米线，该方法还包括形成具有第一掺杂类型的芯半导电区，以及形 成具有第二掺杂类型的壳半导电区。方法还包括使纳米线的第一部分嵌入掩蔽层内；从 纳米线的第二部分中去除壳半导电区，其中纳米线的第二部分与纳米线的第一部分相邻； 使纳米线的第二部分的至少一部分嵌入电介质层内，其中电介质层处于掩蔽层上；去除基 板；去除掩蔽层；使纳米线的第二部分的至少一部分嵌入第一导电层内，其中第一导电层 处于电介质层上；以及使纳米线的第一部分的至少一部分嵌入第二导电层内，其中第二导 电层与电介质层的底面相邻。本专利技术的另一方面涉及一种方法，该方法包括在基板上形成纳米线阵列。对于在 纳米线阵列中的多个纳米线，该方法还包括形成具有第一掺杂类型的芯半导电区，以及形 成具有第二掺杂类型的壳半导电区。该方法还包括使纳米线阵列嵌入电介质材料内；去 除基板；从纳米线的第一部分中去除电介质材料的一部分，由此使纳米线的第一部分暴露； 从各个纳米线中去除在纳米线的暴露的第一部分内的壳半导电区；使纳米线的第一部分的 至少一部分嵌入第一导电层内，其中第一导电层与电介质层的第一侧相邻；从电介质层的 第二侧中去除电介质材料的一部分，其中电介质层的第二侧与电介质层的第一侧相反，由 此使纳米线的第二部分暴露；以及使纳米线的第二部分的至少一部分嵌入第二导电层内。 第二导电层与电介质材料层的第二侧相邻。因而，本专利技术提供用于光伏能量生产的基于纳米棒的复合结构以及制作这些结构 的方法。此类结构和方法是有效率的、低成本的、稳定的、以及无毒的。附图说明为了更好地理解本专利技术的上述方面以及另加的方面及它们的实施例，将在下文参 考下列附图来描述实施例，在附图中相似的附图标记指示全部附图中的相应部分。为了清晰起见，在一些附图中的特征没有按比例绘制。图1-9是示出制作根据一些实施例的基于纳米棒的复合物的方法的示意性截面。图10-18是示出制作根据一些实施例的基于纳米棒的复合物的方法的示意性截 图19-25是示出制作根据一些实施例的基于纳米棒的复合物的方法的示意性截图26A-26C是根据一些实施例的制品的示意性截面。图27是根据一些实施例的制品的示意性截面。图28是根据一些实施例的纳米棒的示意性截面。图29-34是示出制作根据一些实施例的基于纳米棒的复合物的方法的示意性截图35A-35C是示出根据一些实施例的制品的截面。图36是根据一些实施例的制品的示意性截面。图37是根据一些实施例的纳米棒的示意性截面。图38是单晶硅纳米棒的一部分的透射电子显微镜图像。图39是单晶硅纳米棒的一部分的透射电子显微镜图像。图40是单晶硅纳米棒的扫描电子显微镜图像。图41是嵌入独立式聚合物膜内的多个单晶硅纳米棒的扫描电子显微镜图像。图42是基于单晶硅纳米棒的复合物的二极管行为的电流_电压图。具体实施例方式所公开实施例涉及使用基于纳米棒的复合物来产生光伏能量的结构以及制作这 些结构的方法。在本说明书和权利要求书中所使用的“纳米棒”或等同的“纳米线”指的是 具有亚微米的截面尺寸且纵横比大于5的无机结构。例如，直径为300nm且长本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制品，包括：包含纳米线阵列和电介质材料的具有顶表面和底表面的第一层；其中所述纳米线阵列内的纳米线包括：具有第一掺杂类型及芯区长度的芯半导电区；具有第二掺杂类型及壳区长度的壳半导电区；以及具有结区长度的在所述芯半导电区和所述壳半导电区之间的结区；其中所述第一掺杂类型不同于所述第二掺杂类型；其中所述壳区长度小于所述芯区长度；其中所述壳半导电区包围所述芯半导电区的在与所述结区长度对应的所述芯半导电区的长度上的一部分；包含导电材料的接触所述第一层的所述顶表面的第二层；以及包含导电材料的接触所述第一层的所述底表面的第三层。

【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：齐鹏飞，
申请(专利权)人：清洁电池国际股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]