一种具有光学性质的杆，其包括以下部分：由半导体材料形成的芯；围绕所述芯共轴取向的由玻璃、玻璃－陶瓷或聚合物形成的透明的外覆层，所述杆可以用来制造光生伏打装置，该装置包括：半导体芯，该半导体芯包括至少一个ｐ－ｎ结，所述ｐ－ｎ结由相应的ｎ型和ｐ型区域限定；与所述半导体芯成共轴关系的基本透明的外覆层，形成纵向取向的杆；第一电极和第二电极，各个电极与ｎ型区域和ｐ型区域中相应的一种区域电连接。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】, 整体化纤维状光生伏打装置的制作方法，整体化纤维状光生伏打装置本申请要求2008年12月18日提交的美国专利申请第12/338，195号的优先权。
技术介绍
本专利技术涉及用来提供光电子或光生伏打装置的方法和设备，所述装置是例如其中半导体光敏性芯在一个或多个外覆层内整体化，从而制得光电子或光生伏打结构的装置。光生伏打太阳能电池产生电能的机理非常地吸引人，因为它们不会以副产物的形式产生温室气体。常规的覆材(superstate)或基材型光生伏打装置包括平坦的基材，平坦的半导体材料与该基材连接。所述半导体材料(可以是晶体硅)包含p-n结，其具有以下特征当光通过该结的时候，能够产生自由电荷(电子和空穴)，在成对导体上产生电压 V。常规的太阳能电池方法的主要问题是太阳能电池制造相关的成本、效率以及波形因子。为了解决覆材或基材型装置中的这些问题，人们开发了各种单晶或薄膜工艺。单晶太阳能电池可以具有高的效率，但是此种工艺价格非常昂贵。薄膜半导体制造技术可能较为廉价，但是能量转化效率通常非常低。出于以上的原因以及其它的原因，太阳能的成本比常规高压输电网能量贵大约 2-3倍。在一些太阳能领域中，例如居家、公寓综合建筑、工业园的屋顶用途或者不易获得高压输电网能量的应用，低的重量以及波形因子可以是显著的优点。因此，本领域需要一种新的提供光生伏打太阳能电池的方法，其具有以下特征低成本，高效率，重量轻以及低波形因子。专利技术概述需要注意，在本专利技术一个或多个实施方式和讨论中涉及到了与光纤制造和设计相关的现有技术。关于这一点，光“纤”和“杆”结构相关的结构和应用的含义之间有很大的差异。例如，通常认为光纤是挠性的，外径约为125-500微米，主要用于光通信应用。而另一方面杆结构则比光纤更硬，外径约为1-5毫米，可以用于太阳能转化用途。根据本专利技术的一个或多个实施方式，具有光学和/或光电子性质的杆包括由半导体材料形成的芯；围绕所述芯共轴取向的由玻璃、玻璃-陶瓷或聚合物形成的透明的外覆层。所述杆可以通过以下方式制造制造空心坯件，该坯件适合用于坯件再拉制工艺； 将半导体材料引入所述坯件的空心部分之内；在再拉制炉中对所述坯件和半导体材料进行加热，使得所述坯件和半导体材料流动；同时对所述坯件和所述半导体材料进行拉制，使得半导体材料的芯在由所述空心坯件制得的外覆层之内共轴取向，从而形成杆。可以用上述结构和技术制造光生伏打装置，包括，该包括至少一个P-n结，所述p-n结由相应的η型和ρ型区域限定；与所述成共轴关系的基本透明的外覆层，形成纵向取向的杆；第一电极和第二电极，各个电极与η型区域和ρ型区域中相应的一种区域电连接。本领域技术人员在结合附图阅读本专利技术说明后，将清楚地了解本专利技术的其它方面、特征、优点等。附图简要说明为说明本专利技术的各方面的目的，在附图中示出优选形式，但是，应理解，本专利技术不限于所示的精确排列和设施。图IA是根据本专利技术一个或多个方面的半导体-芯杆的截面图。图IB是根据本专利技术一个或多个方面，使用图IA的半导体-芯杆形成的光生伏打装置的截面示意图；图2是用来制造图IA的杆的制造装置和工艺的示意图；图3是图IA所示种类的杆样品的衍射图；图4是根据本专利技术一个或多个方面的多芯杆的截面图；图5是用来制造图4的杆的制造装置和工艺的示意图；图6是根据本专利技术一个或多个方面的一种光生伏打装置的截面图，该装置使用图 IA所示的半导体-芯杆形成，包括电极连接的例子；图7A、7B是根据本专利技术一个或多个方面的另一种光生伏打装置的截面图，该装置使用图IA所示的半导体-芯杆形成，包括另外的电极连接的例子；图8-9是根据本专利技术一个或多个另外的方面，使用透明杆形成的另一种光生伏打装置的截面图；附图说明图10-11是根据本专利技术一个或多个另外的方面，使用透明杆形成的另一种光生伏打装置的截面图；图12是根据本专利技术一个或多个方面，包括中心导体的半导体-芯杆的截面图；图13是用来制造图6的杆的制造装置和工艺的示意图；图14是根据本专利技术一个或多个方面的一种光生伏打装置的截面图，该装置使用图13所示类型的半导体-芯杆形成，包括电极连接的例子；图15A是根据本专利技术一个或多个方面，包括用于制造导体的中心管的半导体-芯杆的截面图；图15B是根据本专利技术的一个或多个方面，将图15A的半导体-芯杆的中心管蚀刻掉，留下用来接受导体的孔的截面图；图16是用来制造图15A-15B的半导体-芯杆的制造装置和工艺的示意图；图17是根据本专利技术一个或多个方面的一种光生伏打装置的截面图，该装置使用图15A-15B所示的半导体-芯杆形成，包括电极连接的例子；图18是根据本专利技术的一个或多个方面，使用一个或多个半导体-芯杆结构形成的光生伏打装置/模块的截面图；图19是根据本专利技术的一个或多个另外的方面，使用一个或多个半导体-芯杆结构形成的另一种光生伏打装置/模块的截面图。专利技术详述参见附图，其中，相同的附图标记表示相同的元件，图IA中示出按照本专利技术的一个或多个方面的半导体-芯杆(或简称杆)100A的截面图。所述杆100A包括由半导体材料形成的中央的芯102，该芯102与外覆层或鞘(sheath) 104为共轴关系。所述鞘104优选是透明的，例如是玻璃材料、玻璃-陶瓷或聚合物。在下文中将会更详细地讨论，所述102和外覆层104可以用于很多种用途，例如用于太阳能转化的光电子或光生伏打装置。在本文所述的一个或多个实施方式中，所述102可以由无定形、微晶或纳米晶体、多晶或基本单晶的半导体材料形成。在描述102时所用的术语“基本上”是考虑到半导体材料通常含有至少一些固有的或有目的加入的内部缺陷或表面缺陷的事实，如晶格缺陷或少量晶粒边界。该术语“基本上”还反映了以下事实，特定的掺杂剂可以扭曲或者影响半导体材料的晶体结构。为便于讨论的目的，假设102是由硅形成的。上文所述的特征(以及下文所述的那些)可以使用其他的无机半导体材料施加， 例如III-V类半导体材料GaAs，二硒化铜铟镓，InP等。可以使用其它的半导体材料，例如 IV-IV (即SiGe, SiC)，元素材料(即Ge)，或者II-VI (即ZnO, ZnTe等)。在适当考虑的情况下，也可以使用有机半导体。当102和外覆层104用于光生伏打装置的时候，可以选择一些用于102的材料，涵盖宽的波长范围，从而有效地吸收太阳能光谱。例如，可以包括单晶半导体材料，多晶硅，无定形硅，以及/或者其它的材料，一些合适的材料包括Si，Si-Ge, Ge, GaAs等。另外，还可以将晶体半导体材料与聚合物半导体材料相结合。随着太阳光波长的变化，特别是在接近谱带边缘的时候，太阳能吸光系数从很大的值变化到很小的值。例如， 对于单晶硅，所涉及的波长范围约为350-1100纳米。单晶硅在400纳米处的吸光系数约为 8. 89E+04厘米Λ与之相反，单晶硅在900纳米处的吸光系数仅为2. 15Ε+02厘米Λ所述基本透明的外覆层104可以由玻璃、玻璃-陶瓷或聚合物形成。对于外覆层104由氧化物玻璃或者氧化物玻璃-陶瓷形成的情况，合适的组合物包括康宁有限公司玻璃组合物熔融二氧化硅(CORNING INCORPORATED GLASS COMPOSITION fused silica), Vycor ，本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种方法，该方法包括：制备空心坯件，该空心坯件适合用于坯件再拉制工艺；将半导体材料引入所述坯件的空心部分；在再拉制炉内对所述坯件和半导体材料进行加热，使得所述坯件和半导体材料流动；以及同时对所述坯件和半导体材料进行拉制，使得半导体材料的芯在由所述空心坯件制得的外覆层内共轴取向，从而形成杆。
【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：凡卡塔·A·巴哈嘎瓦图拉，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US
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