INP强制掺杂的高浓度掺P量子点太阳能电池及制造方法技术

本发明专利技术涉及一种半导体量子点敏化太阳能电池的制造方法，详细地说，本发明专利技术的制造方法的特征在于，包括量子点形成步骤：在基板上部形成含有第四族元素及InP的半导体层后，对形成有所述半导体层的基板进行热处理，以去除In（Indium，铟）并形成作为掺有P（phosphorus，磷）的第四族元素量子点的n型半导体量子点。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及基于半导体的量子点太阳能电池及其制造方法，更具体地，涉及一种形成有以非常高的浓度掺P的半导体量子点的太阳能电池的制造方法。
技术介绍
在光伏器件的情况下，为了减少制造成本并提高效率，尝试研究除硅以外的各种材料，但是，由于利用半导体原理的光伏器件的特性，因此，与基于硅的光伏器件比较，由其它材料制成的光伏器件的效率很低且由于劣化而寿命短，从而实际市场占有率仅为3%左右。在基于硅的光伏器件的情况下，主要利用单结硅和多晶硅，在构建光伏系统时，硅材料及晶片所占据的成本超过整个构建成本的40%，因此，作为对其的现实的解决方案，已经做出通过利用硅量子点提高光伏效率来减少生产单位电力所需的硅的量，以及通过薄膜器件来使硅消耗最小化的努力。在如上所述的硅量子点太阳能电池及硅薄膜太阳能电池的制造中，掺有半导体元素的硅薄膜的生长对太阳能电池性能的提高尤为重要，在利用现有方法的热扩散法及化学气相沉积法的情况下，在掺杂浓度调节上存在限制，因此需要用于高浓度掺杂的特殊的方法。
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题本专利技术提供一种基于利用化合物靶标高浓度掺杂η型杂质的η型半导体量子点的太阳能电池的制造方法，提供一种可实现具有再现性的杂质元素掺杂，通过非常简单的且容易的方法制造基于具有高效率的η型半导体量子点的太阳能电池的方法。解决技术问题的技术手段本专利技术涉及半导体量子点太阳能电池的制造方法，本专利技术的量子点太阳能电池的制造方法的特征在于，包括量子点形成步骤在基板上部形成含有四族元素及InP的半导体层后，对形成有所述半导体层的基板进行热处理，以去除In并形成作为掺有P(phosphorus，磷)的四族元素量子点的η型半导体量子点。所述制造方法的特征在于，所述热处理时In的去除是通过挥发(从固体到气体的挥发)而进行的。所述制造方法的特征在于，所述半导体层是在四族元素或四族元素的化合物中以物理方式掺杂所述InP。所述制造方法的特征在于，所述半导体层包含掺有InP的非晶相(amorphousphase),所述掺有InP的非晶相包括掺有InP的四族元素的非晶相、掺有InP的第四族元素氧化物的非晶相、掺有InP的第四族元素氮化物的非晶相或其混合物。所述制造方法的特征在于，所述半导体层是掺有InP的四族元素的薄膜、掺有InP的四族元素氮化物的薄膜、掺有InP的第四族元素氧化物的膜或其层压薄膜。所述制造方法的特征在于，所述含有四族元素及InP的半导体层是通过物理沉积而形成的，详细地说，所述制造方法的特征在于，所述物理沉积是派射(sputtering),所述溅射是通过由离子束同时溅射四族元素的靶标及InP靶标来沉积的。所述制造方法的特征在于，所述第四族元素是选自Si及Ge中的一种以上的元素，所述制造方法的特征在于，在所述量子点形成步骤中进行热处理的温度是900°C至1150。。。优选地，本专利技术的制造方法包括步骤a)在P型半导体基板上部交替层压基质层和所述半导体层以形成复合层压层；步骤b)对所述复合层压层进行热处理，以在基质内形成掺有P (phosphorus)的半导体量子点,所述基质为半导体氮化物、半导体氧化物或其混 合物；以及步骤c)在氢气氛下进行热处理，以使掺有P (phosphorus)的所述半导体量子点的非键电子与氢键合。此时，所述制造方法的特征在于，所述半导体层是掺有InP的四族元素的薄膜、掺有InP的四族元素氮化物的薄膜、掺有InP的四族元素氧化物的薄膜或其层压薄膜，所述基质层是独立于所述半导体层德四族元素的氮化物、四族元素的氧化物或其混合物。此时，所述制造方法的特征在于，所述基质层及所述半导体层的厚度相互独立地为 O. 5nm 至 5nm。根据本专利技术的制造方法中，在所述量子点形成步骤后，优选地，还进行电极形成步骤形成至少一个电极为透明电极的两个电极，所述两个电极被置于所述基板及所述η型半导体量子点之间并相互面对，更优选地，在所述η型半导体量子点和所述透明电极之间，还形成作为掺有三族或五族元素的多晶体的四族半导体层的多晶半导体层。有益效果根据本专利技术的量子点太阳能电池制造方法，由于使用InP化合物作为用于制造η型半导体量子点的η型杂质，因此能够通过物理性的强制注入来调节P的掺杂浓度，并且能够制造以非常高浓度掺有P的η型半导体量子点，通过热处理完全去除In，从而能够掺杂高纯度的P。此外,能够在构成ρ-η结(junction)的η型区域中嵌入各种大小的η型半导体量子点，为了 η型掺杂而使用常温下稳定的化合物靶标(target)，因此可以重复地进行杂质元素掺杂，并且可以在缓和的工艺条件下进行杂质元素掺杂，能够通过溅射及热处理等非常简单容易的方法，来制造出具有掺有非常高浓度的杂质的η型半导体量子点的太阳能电池，并能够制造出具有优秀的光吸收效率的太阳能电池。附图说明图I是示出根据本专利技术的量子点太阳能电池的制造方法的一工艺流程图；图2是示出根据本专利技术的量子点太阳能电池的制造方法的另一工艺流程图；图3是示出根据本专利技术的量子点太阳能电池的制造方法的又一工艺流程图；图4是对于半导体层的热处理前及热处理后的O、Si及P的SMS深度分布图分析结果;图5是对于半导体层的热处理前及热处理后的O、Si及In的SMS深度分布图分析结果；图6是根据本专利技术的量子点太阳能电池的效率的测量结果，其为去除表面氧化膜后，在多晶硅层上直接放置电极而制成的量子点太阳能电池的效率测量结果；图7是根据本专利技术的量子点太阳能电池的效率的测量结果，其为去除表面氧化膜后，在多晶硅层上形成80nm的ITO薄膜作为透明导电膜的太阳能电池元件的光电效率测量结果。*对附图主要部分的附图标记的说明*110:基板120 :复合层压层，121 :基质层，122,123 :半导体层，130 :量子点层，131 :基质，132 :量子点层，133 :第四族元素层，134 :表面氧化物层210 :透明导电膜，310、320 :电极具体实施例方式以下，参照附图对本专利技术的制造方法进行详细的说明。以下所介绍的附图以示例的方式提供，以便将本专利技术的思想充分地传达给本领域的技术人员。因此，本专利技术不受限于以下提供的附图，而是可以体现为其它形式。为了明确本专利技术的思想，以下提供的附图可以被夸大。此外，整个说明书中相同的附图标记表示相同的元件。此时，所使用的技术用语及科学用语具有本领域的普通技术人员通常所理解的含义，除非另有定义。在以下的说明及附图中，将省略对可能不必要地模糊本专利技术的主旨的公 知功能及配置的说明。图I是示出在根据本专利技术的制造方法中的量子点形成步骤的工艺流程图的一示例。如图I所示，在基板110上部形成含有InP及第四族元素的半导体层120后，对形成有所述半导体层120的基板110进行热处理以及氢化处理，以制造半导体量子点层130，其中作为掺有P的第四族元素的量子点的η型半导体量子点132嵌入含有第四族元素的基质(matrix, 131)中。详细地说，所述半导体层120的特征在于，该半导体层120是在第四族元素、第四族元素的氧化物、第四族元素的氮化物、其混合物或其层压薄膜上强制掺杂作为不纯物的InP的膜；所述半导体层120中含有的第四族元素、第四族元素的氧化物、第四族元素的氮化物、其混合物具有非晶相的特征，并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：金庆中，洪升辉，朴裁熙，李雨，
申请(专利权)人：韩国标准科学研究院，
类型：
国别省市：