專利名稱：光電轉(zhuǎn)換元件及光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光電轉(zhuǎn)換元件，特別是涉及一種光電轉(zhuǎn)換效果佳的光電轉(zhuǎn)換元件。
背景技術(shù)：
隨著地球能源資源逐漸地短缺，開發(fā)新能源已成為科技業(yè)以及產(chǎn)業(yè)矚目的焦點之一，替代性能源產(chǎn)品例如太陽電池即成為開發(fā)的標的之一。太陽電池是一種利用光伏特效應(yīng)(photovoltaic effect)將光能轉(zhuǎn)換成電能的光電轉(zhuǎn)換元件，即利用p-n二極管吸收光能量后產(chǎn)生自由電子與電洞，在p-n二極管接面附近的內(nèi)建電場驅(qū)使下，使自由電子向n型半導(dǎo)體移動，而自由電洞向p型半導(dǎo)體移動，進而產(chǎn)生電流，最后經(jīng)由電極將電流引出形成可供儲存的電能。
太陽電池一般是以硅為主要材料，依據(jù)結(jié)晶形式不同，又可分為單晶硅太陽電池、多晶硅太陽電池以及非晶硅太陽電池，其中單晶硅太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率最好但成本最高，而非晶硅太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率最差但成本最低。請參閱圖1所示，習(xí)知的一種太陽電池1的基本結(jié)構(gòu)主要是包括一基板10、一p-n半導(dǎo)體11、一抗反射層12以及一金屬電極對13。其中，基板10為太陽電池1的基底，p-n半導(dǎo)體11是設(shè)置于基板10上，作為將光能轉(zhuǎn)換為電能的作用區(qū)，另外，習(xí)知的太陽電池亦可以p-n半導(dǎo)體11中的半導(dǎo)體層直接作為基板，抗反射層12則設(shè)置于太陽電池1的入光面，用以降低入射光的反射，而金屬電極對13是可用于與一外界電路連接。
習(xí)知的抗反射層12一般是以例如氮化硅(SiN)等材質(zhì)涂布于太陽電池1的入光面上，此外，如圖2所示，亦可于入光面上形成特殊結(jié)構(gòu)14(texturing)例如金字塔型(pyramid structure)結(jié)構(gòu)，以增加入射光二次入射的機會，來加強抗反射的目的，進而提高光電轉(zhuǎn)換效率，于此，抗反射層12是設(shè)置于特殊結(jié)構(gòu)14上(圖未顯示)。
然而，為得到如圖2所示的金字塔型結(jié)構(gòu)，在制程上需搭配上光阻、曝光與蝕刻等黃光制程，因此增加了制程的復(fù)雜度以及制作成本。
由此可見，上述現(xiàn)有的光電轉(zhuǎn)換裝置、光電轉(zhuǎn)換元件及光電轉(zhuǎn)換元件的制造方法在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、制造方法與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。為了解決現(xiàn)有的光電轉(zhuǎn)換裝置、光電轉(zhuǎn)換元件及光電轉(zhuǎn)換元件的制造方法在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、制造方法存在的問題，相關(guān)廠商莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設(shè)計被發(fā)展完成，而一般產(chǎn)品又沒有適切的結(jié)構(gòu)能夠解決上述問題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問題。因此如何能創(chuàng)設(shè)一種能夠增加光電轉(zhuǎn)換效率，制程簡單且低制造成本的光電轉(zhuǎn)換元件及光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法，便成了當前業(yè)界極需改進的目標。
有鑒于上述現(xiàn)有的光電轉(zhuǎn)換元件及光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此類產(chǎn)品設(shè)計制造多年豐富的實務(wù)經(jīng)驗及專業(yè)知識，并配合學(xué)理的運用，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新的光電轉(zhuǎn)換元件及光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法，能夠改進一般現(xiàn)有的光電轉(zhuǎn)換裝置、光電轉(zhuǎn)換元件及光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法，使其更具有實用性。經(jīng)過不斷的研究、設(shè)計，并經(jīng)反復(fù)試作樣品及改進后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實用價值的本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于，克服現(xiàn)有的光電轉(zhuǎn)換裝置、光電轉(zhuǎn)換元件及光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法存在的缺陷，而提供一種新的光電轉(zhuǎn)換元件及光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法，所要解決的技術(shù)問題是使其制程簡單且制造成本低，從而更加適于實用。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種光電轉(zhuǎn)換元件，其是包括一第一半導(dǎo)體層；一第二半導(dǎo)體層，其是設(shè)置于該第一半導(dǎo)體層上；以及一多孔洞層，其是設(shè)置于該第二半導(dǎo)體層之上，該多孔洞層具有相對的一第一表面與一第二表面，該第一表面是面對該第二半導(dǎo)體層，該第二表面是具有復(fù)數(shù)個孔洞。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。
前述的光電轉(zhuǎn)換元件，其中所述的多孔洞層的折射系數(shù)是介于該第二半導(dǎo)體層的折射系數(shù)與環(huán)境介質(zhì)的折射系數(shù)之間。
前述的光電轉(zhuǎn)換元件，其中所述孔洞的至少其中之一的孔徑大小是隨深度的增加而縮減。
前述的光電轉(zhuǎn)換元件，其中所述的孔洞的平均孔徑范圍是10nm至300nm。
前述的光電轉(zhuǎn)換元件，其中所述的孔洞的平均單胞尺寸范圍是50nm至1000nm。
前述的光電轉(zhuǎn)換元件，其中所述的多孔洞層具有一基底與一孔洞結(jié)構(gòu)，該孔洞結(jié)構(gòu)是形成于該基底之上。
前述的光電轉(zhuǎn)換元件，其更包括一透明導(dǎo)電層，其是設(shè)置于該多孔洞層與該第二半導(dǎo)體層之間。
前述的光電轉(zhuǎn)換元件，其更包括一抗反射層，其是設(shè)置于該多孔洞層之上。
前述的光電轉(zhuǎn)換元件，其更包括一抗反射結(jié)構(gòu)，其是具有復(fù)數(shù)個凸塊設(shè)置于該第二半導(dǎo)體層與該多孔洞層之間。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種光電轉(zhuǎn)換元件，其是包括一第一半導(dǎo)體層；一第二半導(dǎo)體層，其是設(shè)置于該第一半導(dǎo)體層上；以及一通孔結(jié)構(gòu)層，其是設(shè)置于該第二半導(dǎo)體層之上，該通孔結(jié)構(gòu)層具有復(fù)數(shù)個通孔。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。
前述的光電轉(zhuǎn)換元件，其中所述的通孔結(jié)構(gòu)層的折射系數(shù)是介于該第二半導(dǎo)體層的折射系數(shù)與環(huán)境介質(zhì)的折射系數(shù)之間。
前述的光電轉(zhuǎn)換元件，其中所述通孔的至少其中之一的孔徑大小是隨深度的增加而縮減。
前述的光電轉(zhuǎn)換元件，其中所述的通孔的平均孔徑范圍是10nm至300nm。
前述的光電轉(zhuǎn)換元件，其中所述的通孔的平均單胞尺寸范圍是50nm至1000nm。
前述的光電轉(zhuǎn)換元件，其更包括一透明導(dǎo)電層，其是設(shè)置于該通孔結(jié)構(gòu)層與該第二半導(dǎo)體層之間。
前述的光電轉(zhuǎn)換元件，其更包括一抗反射層，其是設(shè)置于該通孔結(jié)構(gòu)層之上。
前述的光電轉(zhuǎn)換元件，其更包括一抗反射結(jié)構(gòu)，其是包括復(fù)數(shù)個凸塊設(shè)置于該第二半導(dǎo)體層與該通孔結(jié)構(gòu)層之間。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題另外還采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法，其是包括下列步驟于一半導(dǎo)體層之上形成一金屬層；以及陽極氧化處理該金屬層以形成復(fù)數(shù)個孔洞。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。
前述的光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法，其更包括于另一半導(dǎo)體層上形成該半導(dǎo)體層。
前述的光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法，其中在所述的半導(dǎo)體層之上形成該金屬層之前更包括于該半導(dǎo)體層之上形成一透明導(dǎo)電層。
前述的光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法，其中所述的金屬層的材質(zhì)是包含鋁。
前述的光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法，其中所述的孔洞的材質(zhì)是包含氧化鋁。
前述的光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法，其中所述的金屬層是于一電解液中進行陽極氧化處理。
前述的光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法，其更包括于該金屬層之上形成一抗反射層。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題另外還采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法，其是包括下列步驟提供一多孔洞層，該多孔洞層的一表面上具有復(fù)數(shù)個孔洞；于該多孔洞層的相對于該表面的另一表面上設(shè)置一黏著層；以及將該黏著層貼附于一半導(dǎo)體層之上，使該多孔洞層設(shè)置于該半導(dǎo)體層之上。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。
前述的光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法，其更包括于另一半導(dǎo)體層上形成該半導(dǎo)體層。
前述的光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法，其中在所述的黏著層貼附于該半導(dǎo)體層之上之前更包括于該半導(dǎo)體層之上形成一透明導(dǎo)電層。
前述的光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法，其中所述的多孔洞層是由一金屬層陽極氧化處理所形成。
前述的光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法，其更包括于該多孔洞層之上形成一抗反射層。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明的主要技術(shù)內(nèi)容如下為了達上述目的，本發(fā)明提供了一種光電轉(zhuǎn)換元件，包括一第一半導(dǎo)體層、一第二半導(dǎo)體層以及一多孔洞層。其中第二半導(dǎo)體層是設(shè)置于該第一半導(dǎo)體層上，多孔洞層是設(shè)置于第二半導(dǎo)體層之上，多孔洞層具有相對的一第一表面與一第二表面，該第一表面是面對第二半導(dǎo)體層，第二表面是具有復(fù)數(shù)個孔洞。
另外，為了達到上述目的，本發(fā)明另提供了一種光電轉(zhuǎn)換元件，包括一第一半導(dǎo)體層、一第二半導(dǎo)體層以及一通孔結(jié)構(gòu)層。其中第二半導(dǎo)體層是設(shè)置于該第一半導(dǎo)體層上，通孔結(jié)構(gòu)層是設(shè)置于該第二半導(dǎo)體層之上，該通孔結(jié)構(gòu)層具有復(fù)數(shù)個通孔。
再者，為了達到上述目的，本發(fā)明再提供了一種光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法，包括下列步驟于一半導(dǎo)體層之上形成一金屬層以及陽極氧化處理該金屬層以形成復(fù)數(shù)個孔洞。
此外，為了達到上述目的，本發(fā)明還提供了一種光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法，包括下列步驟提供一多孔洞層，其的一表面上具有復(fù)數(shù)個孔洞、于該多孔洞層的表面上設(shè)置一黏著層以及將該黏著層貼附于一半導(dǎo)體層上，使該多孔洞層設(shè)置于該半導(dǎo)體層上。
為達上述目的，本發(fā)明還提供了一種光電轉(zhuǎn)換裝置，包括一光電轉(zhuǎn)換元件以及一電極對。其中光電轉(zhuǎn)換元件是包括一第一半導(dǎo)體層、一第二半導(dǎo)體層及一多孔洞層，第二半導(dǎo)體層是設(shè)置于第一半導(dǎo)體層上，多孔洞層是設(shè)置于第二半導(dǎo)體層之上，多孔洞層具有相對的一第一表面與一第二表面，第一表面是面對第二半導(dǎo)體層，第二表面是具有復(fù)數(shù)個孔洞；電極對是包括一第一電極及一第二電極分別連結(jié)于第一半導(dǎo)體層與第二半導(dǎo)體層。
為達上述目的，依據(jù)本發(fā)明又提供了一種光電轉(zhuǎn)換裝置，是包括一光電轉(zhuǎn)換元件以及一電極對。其中光電轉(zhuǎn)換元件是包括一第一半導(dǎo)體層、一第二半導(dǎo)體層以及一通孔結(jié)構(gòu)層，第二半導(dǎo)體層是設(shè)置于第一半導(dǎo)體層上，通孔結(jié)構(gòu)層是設(shè)置于第二半導(dǎo)體層之上，通孔結(jié)構(gòu)層具有復(fù)數(shù)個通孔；電極對是包括一第一電極及一第二電極分別連結(jié)于第一半導(dǎo)體層與第二半導(dǎo)體層。
承上所述，因依據(jù)本發(fā)明的一種光電轉(zhuǎn)換元件及光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法是將一多孔洞層或一通孔結(jié)構(gòu)層設(shè)置于第二半導(dǎo)體層之上，而多孔洞層與通孔結(jié)構(gòu)層是分別具有復(fù)數(shù)孔洞與通孔且可為周期性的排列，此一多孔層或通孔層為奈米結(jié)構(gòu)，此時折射系數(shù)可藉由孔洞尺寸與間距加以控制，符合等效介質(zhì)理論使用的范圍。
經(jīng)由上述可知，本發(fā)明一種光電轉(zhuǎn)換元件，包含一第一半導(dǎo)體層、一第二半導(dǎo)體層以及一多孔洞層。其中第二半導(dǎo)體層是設(shè)置于第一半導(dǎo)體層上，多孔洞層是設(shè)置于第二半導(dǎo)體層之上，其是具有相對的一第一表面與一第二表面，第一表面是面對第二半導(dǎo)體層，第二表面是具有復(fù)數(shù)個孔洞。
借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明光電轉(zhuǎn)換元件及光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法至少具有下列優(yōu)點藉由折射系數(shù)的調(diào)整，進而增加了光電轉(zhuǎn)換的效率。此外，由于多孔洞層或通孔結(jié)構(gòu)層是可藉由陽極氧化一金屬層而制成，是以免除了習(xí)知制作抗反射結(jié)構(gòu)的例如酸、堿溶液蝕刻或上光阻、曝光與蝕刻等復(fù)雜制程，因而簡化了制程步驟以及降低了制程成本。
綜上所述，本發(fā)明新的光電轉(zhuǎn)換元件及光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法，制程簡單且降低了成本。本發(fā)明具有上述諸多優(yōu)點及實用價值，其不論在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、制造方法或功能上皆有較大改進，在技術(shù)上有較大進步，并產(chǎn)生了好用及實用的效果，且較現(xiàn)有的光電轉(zhuǎn)換裝置、光電轉(zhuǎn)換元件及光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法具有增進的多項功效，從而更加適于實用，并具有產(chǎn)業(yè)的廣泛利用價值，誠為一新穎、進步、實用的新設(shè)計。
上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。


圖1為一顯示習(xí)知的一種太陽電池的示意立體圖。
圖2為一顯示習(xí)知的另一種太陽電池的示意立體圖。
圖3至圖5為顯示依據(jù)本發(fā)明第一實施例的光電轉(zhuǎn)換元件的示意立體圖。
圖6與圖7為顯示依據(jù)本發(fā)明第二實施例的光電轉(zhuǎn)換元件的示意立體圖。
圖8為一顯示依據(jù)本發(fā)明第三實施例的光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法的流程圖。
圖9為一顯示依據(jù)本發(fā)明第四實施例的光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法的流程圖。
圖10為一顯示依據(jù)本發(fā)明第五實施例的光電轉(zhuǎn)換裝置的示意立體圖。
圖11為一顯示依據(jù)本發(fā)明第六實施例的光電轉(zhuǎn)換裝置的示意立體圖。
1太陽電池 10基板11p-n半導(dǎo)體 12抗反射層13金屬電極對 14特殊結(jié)構(gòu)2光電轉(zhuǎn)換裝置 20光電轉(zhuǎn)換元件21第一半導(dǎo)體層22第二半導(dǎo)體層23多孔洞層231第一表面232第二表面 233孔洞234基底 235孔洞結(jié)構(gòu)24抗反射層25基板3光電轉(zhuǎn)換裝置 30光電轉(zhuǎn)換元件31第一半導(dǎo)體層32第二半導(dǎo)體層33通孔結(jié)構(gòu)層 331通孔34抗反射層35基板40電極對 41第一電極42第二電極50電極對51第一電極52第二電極S0、S1、S2、S3、S4步驟S1’、S11’、S12’、S2’、S3’步驟具體實施方式
為更進一步闡述本發(fā)明為達成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的光電轉(zhuǎn)換元件及光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法其具體實施方式
、結(jié)構(gòu)、制造方法、步驟、特征及其功效，詳細說明如后。
第一實施例請參閱圖3所示，依據(jù)本發(fā)明第一實施例的光電轉(zhuǎn)換元件20是包括一第一半導(dǎo)體層21、一第二半導(dǎo)體層22以及一多孔洞層23。
其中，第二半導(dǎo)體層22是設(shè)置于第一半導(dǎo)體層21上以形成一接面，舉例來說，第一半導(dǎo)體層21是可為一p型半導(dǎo)體，而第二半導(dǎo)體層22是為一n型半導(dǎo)體(如圖3所示)。當然，第一半導(dǎo)體層21亦可為一n型半導(dǎo)體，而第二半導(dǎo)體層22則為一p型半導(dǎo)體，以形成一p-n接面，作為光伏特效應(yīng)(photovoltaic effect)作用區(qū)。其中p型半導(dǎo)體的摻質(zhì)例如可以是硼(boron)或鎵(gallium)等三價元素，而n型半導(dǎo)體的摻質(zhì)例如可以是磷(phosphorus)、砷(arsenic)等五價元素，以擴散法或離子植入法進行摻雜。
另外，本實施例的多孔洞層23是設(shè)置于第二半導(dǎo)體層22上，其是具有相對的一第一表面231與一第二表面232，第一表面231是面對第二半導(dǎo)體層22，第二表面232是具有復(fù)數(shù)個孔洞233。
在本實施例中，多孔洞層23的折射系數(shù)舉例來說是可為1.86，使其介于第二半導(dǎo)體層22的折射系數(shù)與環(huán)境介質(zhì)(例如空氣或封裝材料例如乙烯基醋酸鹽(ethylene-vinyl-acetate，EVA等)的折射系數(shù)之間，以降低入射光的反射機會。
另外，請參閱圖4所示，多孔洞層23的復(fù)數(shù)孔洞233至少其中之一是可為一漸減型(deep tapered shape)孔洞，更詳細說，該等孔洞233至少其中之一的孔徑大小是隨深度增加而縮減，以此漸減型結(jié)構(gòu)特征使多孔洞層23的折射系數(shù)具有一梯度(gradient)變化，以加強降低入射光反射的效果。
再請參閱圖3與圖4所示，多孔洞層23是具有一基底234與一孔洞結(jié)構(gòu)235，孔洞結(jié)構(gòu)235是形成于基底234之上，其中基底234的材質(zhì)是包含鋁，孔洞結(jié)構(gòu)235的材質(zhì)是包含氧化鋁。在本實施例中，該等孔洞233是規(guī)則排列使成一周期性結(jié)構(gòu)例如六角形蜂巢式結(jié)構(gòu)(如圖3所示)，當然，此等孔洞233亦可呈不規(guī)則排列。多孔洞層23的厚度范圍是100nm至900nm，其中該等孔洞233的平均深度范圍是50nm至300nm，平均孔徑(porediameter)范圍是10nm至300nm，且平均單胞尺寸(cell size)范圍是50nm至1000nm。
另外，本實施例的光電轉(zhuǎn)換元件20亦可更包含一抗反射結(jié)構(gòu)(圖未顯示)，其是包含復(fù)數(shù)個凸塊設(shè)置于第二半導(dǎo)體層22與多孔洞層23之間，即多孔洞層23是形成于抗反射結(jié)構(gòu)上，以增強光電轉(zhuǎn)換元件20的抗反射效果。其中此等凸塊的其中之一是可呈金字塔型、倒金字塔型或可降低反射的不規(guī)則型凸塊。
又，依據(jù)本發(fā)明第一實施例的光電轉(zhuǎn)換元件20更可包括一抗反射層24設(shè)置于多孔洞層23上(如圖5所示)，亦可形成于上述的抗反射結(jié)構(gòu)上(圖未顯示)，其中抗反射層24的材質(zhì)的折射系數(shù)是小于孔洞結(jié)構(gòu)235的材質(zhì)的折射系數(shù)，在本實施例中，抗反射層24的材質(zhì)是可為氧化硅。抗反射層24是可以例如但不限定為物理氣相沉積法(physical vapor deposition)與化學(xué)氣相沉積法(physical vapor deposition)等方式堆積于多孔洞層23上，以更加降低光電轉(zhuǎn)換元件20的入射光發(fā)生反射的機會。
再者，本實施例的光電轉(zhuǎn)換元件20亦可更包括一透明導(dǎo)電層設(shè)置于多孔洞層23與該第二半導(dǎo)體層22之間(圖未顯示)，其中透明導(dǎo)電層的材質(zhì)是選自氧化錫、氧化銦錫、氧化鋁鋅與氧化銦鋅至少其中之一。
第二實施例請參閱圖6所示，依據(jù)本發(fā)明第二實施例的光電轉(zhuǎn)換元件30是包括一第一半導(dǎo)體層31、一第二半導(dǎo)體層32以及一通孔結(jié)構(gòu)層33。
本實施例的第一半導(dǎo)體層31以及第二半導(dǎo)體層32的材質(zhì)、設(shè)置方式與結(jié)構(gòu)特征是如第一實施例的相同元件所述，故不再贅述。
但是，本實施例的通孔結(jié)構(gòu)層33是設(shè)置于第二半導(dǎo)體層32上且具有復(fù)數(shù)個通孔331，此等通孔331是為規(guī)則性排列，當然并不限于此，此等通孔331亦可為不規(guī)則性排列。如圖6所示，通孔結(jié)構(gòu)層33是可為一六角形蜂巢式結(jié)構(gòu)所形成的陣列，此等通孔331是垂直于第二半導(dǎo)體層32，其中通孔結(jié)構(gòu)層33的材質(zhì)可為氧化鋁，或依實際需求的不同使用不同的材質(zhì)。
承上所述，通孔結(jié)構(gòu)層33的折射系數(shù)是介于第二半導(dǎo)體32的折射系數(shù)與環(huán)境介質(zhì)(例如空氣或封裝材料例如乙烯基醋酸鹽(ethylene-vinyl-acetate，EVA等)的折射系數(shù)之間，以達到降低入射光反射的目的。
此外，請參閱圖7所示，該等通孔331至少其中之一是可設(shè)計為漸減型通孔，即通孔331的孔徑大小是隨深度的增加而縮減，而藉此結(jié)構(gòu)特征使通孔結(jié)構(gòu)層33的折射系數(shù)具有一梯度變化，用以達到加強降低入射光線反射的目的。
在本實施例中，此等通孔331的平均深度范圍是100nm至900nm；且此等通孔331的平均單胞尺寸范圍是50nm至1000nm，平均孔徑范圍是為10nm至300nm。
另外，在本實施例的光電轉(zhuǎn)換元件30更可包括一抗反射結(jié)構(gòu)(圖未顯示)，其是包括復(fù)數(shù)個凸塊設(shè)置于第二半導(dǎo)體層32與通孔結(jié)構(gòu)層33之間，其中此等凸塊是可呈金字塔型或倒金字塔型或可降低反射的不規(guī)則型凸塊。又，光電轉(zhuǎn)換元件30亦可更包括一抗反射層34設(shè)置于通孔結(jié)構(gòu)層33上(如圖7所示)或上述的抗反射結(jié)構(gòu)上(圖未顯示)，其中抗反射層34的材質(zhì)的折射系數(shù)是小于通孔結(jié)構(gòu)層33的材質(zhì)的折射系數(shù)，在本實施例中，抗反射層24的材質(zhì)可包括氧化硅，利用抗反射層34以及抗反射結(jié)構(gòu)搭配通孔結(jié)構(gòu)層33的設(shè)置，以更加強光電轉(zhuǎn)換元件30的抗反射效果。
此外，本實施例的光電轉(zhuǎn)換元件30亦可更包含一透明導(dǎo)電層設(shè)置于通孔結(jié)構(gòu)層33與該第二半導(dǎo)體層32之間(圖未顯示)，其中透明導(dǎo)電層的材質(zhì)是可選自氧化錫、氧化銦錫、氧化鋁鋅與氧化銦鋅至少其中之一。
第三實施例再請參閱圖8所示，依據(jù)本發(fā)明第三實施例的光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法是包括下列步驟于一半導(dǎo)體層上形成一金屬層S1，以及陽極氧化處理金屬層以形成復(fù)數(shù)個孔洞S2。
于步驟S1之前，本實施例的制作方法更包括于另一半導(dǎo)體層上形成此半導(dǎo)體層的步驟S0。
在本實施例中，另一半導(dǎo)體層是可為一p型半導(dǎo)體或是一n型半導(dǎo)體，以下，另一半導(dǎo)體層是以p型半導(dǎo)體為例。于此，n型半導(dǎo)體是可利用擴散或是離子注入形成于p型半導(dǎo)體上，藉以形成一p-n接面，提供光電轉(zhuǎn)換作用區(qū)。
另外，于步驟S1之前，本實施例的制作方法更可包括于半導(dǎo)體層上形成一透明導(dǎo)電層，以增加光電轉(zhuǎn)換元件的導(dǎo)電性，其中透明導(dǎo)電層的材質(zhì)是選自氧化錫、氧化銦錫、氧化鋁鋅與氧化銦鋅至少其中之一。
另外，于步驟S1中，于半導(dǎo)體層上形成金屬層，于此，金屬層是以蒸鍍或濺鍍方式形成于半導(dǎo)體層上。其中，金屬層的材質(zhì)是包含鋁(例如鋁箔)，且其的厚度范圍是可介于200nm至600nm。
接著，于步驟S1之后而于步驟S2之前，是對金屬層進行拋光處理。
再者，于步驟S2中，是陽極氧化處理金屬層以形成復(fù)數(shù)個孔洞。于此，是將具有金屬層的半導(dǎo)體層浸至于一電解液中進行陽極氧化處理，利用控制例如電解液的溫度、濃度及操作電壓等參數(shù)，使在金屬層上形成高密度的多孔金屬氧化物孔洞。在本實施例中，鋁金屬層于陽極氧化處理后是形成六角形蜂巢式結(jié)構(gòu)，此等孔洞是垂直于鋁金屬層，于此，此等孔洞的材質(zhì)是包含氧化鋁，且此等孔洞的平均深度范圍是50nm至300nm，平均孔徑范圍是10nm至300nm，平均單胞尺寸范圍是50nm至1000nm。
另外，在本實施例中，電解液是可包含硫酸、草酸或磷酸，操作電壓范圍是10V至200V，操作溫度范圍是-5℃至50℃。
接著，于步驟S2之后，本實施例的制作方法更可包括將金屬層浸至一酸性溶液中的步驟S3，以進行擴大此等孔洞的目的。
此外，于步驟S3之后，在本實施例中光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法更包括在金屬層之上形成一抗反射層的步驟S4，其中抗反射層的材質(zhì)是包括氧化硅。
第四實施例請參閱圖9所示，依據(jù)本發(fā)明較佳實施例的一種光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法是包括下列步驟提供一多孔洞層，其的一表面上具有復(fù)數(shù)個孔洞S1’，于多孔洞層的相對于此表面的另一表面上設(shè)置一黏著層S2’，以及將黏著層貼附于一半導(dǎo)體層上，使多孔洞層設(shè)置于半導(dǎo)體層上S3’。
在本實施例，于步驟S1’中，多孔洞層是可由一金屬層陽極氧化處理所形成，如第三實施例所述，金屬層是拋光處理后浸至一電解液中進行陽極氧化處理，以形成一具有復(fù)數(shù)個孔洞的結(jié)構(gòu)，其中金屬層的厚度范圍是200nm至600nm，且金屬層的材質(zhì)是包含鋁，于此多孔洞層的材質(zhì)是可包含氧化鋁。
另外，在本實施例中，電解液是包含硫酸、草酸或磷酸，陽極氧化處理金屬層的電壓范圍是10V至200V，操作溫度范圍為-5℃至50℃，以此條件所形成的該等孔洞的平均深度范圍是50nm至300nm，平均孔徑范圍是10nm至300nm，平均單胞尺寸范圍是50nm至1000nm。
如第三實施例所述，于步驟S1’之后，本實施例的制作方法亦更包括將形成多孔洞層的金屬層浸至一酸性溶液S11’中，以進行擴大孔洞的步驟。另外，本實施例的制作方法亦更包括于多孔洞層上形成一抗反射層S12’，其的材質(zhì)是包括氮化硅。
將形成完成的多孔洞層，于具有此等孔洞的表面的相對表面設(shè)置一黏著層S2’，之后再將黏著層貼附于一半導(dǎo)體層上，使多孔洞層設(shè)置于半導(dǎo)體層上S3’，如第三實施例所述，本實施例的制作方法更包括于另一半導(dǎo)體層上形成此半導(dǎo)體層的步驟，以及于步驟S3’之前，更包括于半導(dǎo)體層之上形成一透明導(dǎo)電層，由于本實施例的半導(dǎo)體層與透明導(dǎo)電層的設(shè)置方式與材質(zhì)是如第三實施例相同元件所述，故不再贅述。
第五實施例請參閱圖10所示，依據(jù)本發(fā)明第五實施例的光電轉(zhuǎn)換裝置2是包括一光電轉(zhuǎn)換元件20以及一電極對40。
光電轉(zhuǎn)換元件20是包括一第一半導(dǎo)體層21、一第二半導(dǎo)體層22及一多孔洞層23。其中光電轉(zhuǎn)換元件20亦可更包括一抗反射層24、一抗反射結(jié)構(gòu)以及一透明導(dǎo)電層，然而，由于本實施例的第一半導(dǎo)體層21、第二半導(dǎo)體層22、多孔洞層23、抗反射層24、抗反射結(jié)構(gòu)與透明導(dǎo)電層的設(shè)置方式、結(jié)構(gòu)特征與材質(zhì)特性是如第一實施例的相同元件所述，故不再贅述。
在本實施例中，第一半導(dǎo)體層21是可形成于一基板25上抑或利用第一半導(dǎo)體層21作為基板。
電極對40是包括一第一電極41與一第二電極42，其是分別連結(jié)于第一半導(dǎo)體層21與第二半導(dǎo)體層22，當入射光照射光電轉(zhuǎn)換元件20時，第一半導(dǎo)體層21與第二半導(dǎo)體層22內(nèi)是產(chǎn)生電子-電洞對，此電子-電洞對在第一半導(dǎo)體層21與第二半導(dǎo)體層22接面所產(chǎn)生的內(nèi)建電場作用下而分離，電子與電洞是往相反的方向傳輸而分別由第一電極41與第二電極42輸出，而為一可供利用的電能。
其中第一電極41與第二電極42是可設(shè)置于光電轉(zhuǎn)換元件20的相對兩側(cè)，或設(shè)計為設(shè)置于光電轉(zhuǎn)換元件20的一側(cè)。
第六實施例請參閱圖11所示，依據(jù)本發(fā)明第六實施例的一種光電轉(zhuǎn)換裝置3是包括一光電轉(zhuǎn)換元件30以及一電極對50。
光電轉(zhuǎn)換元件30是包含一第一半導(dǎo)體層31、一第二半導(dǎo)體層32及一通孔結(jié)構(gòu)層33。其中光電轉(zhuǎn)換元件30亦可更包括一抗反射層34、一抗反射結(jié)構(gòu)以及一透明導(dǎo)電層以更加強光電轉(zhuǎn)換效率，然而，由于本實施例的第一半導(dǎo)體層31、第二半導(dǎo)體層32、通孔結(jié)構(gòu)層33、抗反射層34、抗反射結(jié)構(gòu)與透明導(dǎo)電層的設(shè)置方式、結(jié)構(gòu)特征與材質(zhì)特性是如第二實施例的相同元件所述，故亦不再贅述。
如第六實施例所述，本實施例的光電轉(zhuǎn)換裝置3的第一半導(dǎo)體層31是可設(shè)置于一基板35之上，當然亦可利用第一半導(dǎo)體層31作為基板。
電極對50是包括一第一電極51與一第二電極52，其是分別連結(jié)于第一半導(dǎo)體層31與第二半導(dǎo)體層32，如第五實施例所述，本實施例的第一電極51與第二電極52的設(shè)置方式可于光電轉(zhuǎn)換元件30的相對兩側(cè)或是同一側(cè)，以提供光電轉(zhuǎn)換元件30受入射光的激發(fā)后所產(chǎn)生的電子與電洞的輸出。
綜上所述，因依據(jù)本發(fā)明的一種光電轉(zhuǎn)換元件及光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法是將一多孔洞層或一通孔結(jié)構(gòu)層設(shè)置于第二半導(dǎo)體層之上，而多孔洞層與通孔結(jié)構(gòu)層是分別具有復(fù)數(shù)孔洞與通孔且可為周期性的排列，此一多孔層或通孔層為奈米結(jié)構(gòu)，此時折射系數(shù)可藉由孔洞尺寸與間距加以控制，符合等效介質(zhì)理論使用的范圍。藉由折射系數(shù)的調(diào)整，進而增加了光電轉(zhuǎn)換的效率。此外，由于多孔洞層或通孔結(jié)構(gòu)層是可藉由陽極氧化一金屬層而制成，是以免除了習(xí)知制作抗反射結(jié)構(gòu)的例如酸、堿溶液蝕刻或上光阻、曝光與蝕刻等復(fù)雜制程，因而簡化了制程步驟以及降低了制程成本。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于其包括一第一半導(dǎo)體層；一第二半導(dǎo)體層，其是設(shè)置于該第一半導(dǎo)體層上；以及一多孔洞層，其是設(shè)置于該第二半導(dǎo)體層之上，該多孔洞層具有相對的一第一表面與一第二表面，該第一表面是面對該第二半導(dǎo)體層，該第二表面是具有復(fù)數(shù)個孔洞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于其中所述的多孔洞層的折射系數(shù)是介于該第二半導(dǎo)體層的折射系數(shù)與環(huán)境介質(zhì)的折射系數(shù)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于其中所述的孔洞的至少其中之一的孔徑大小是隨深度的增加而縮減。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于其中所述的孔洞的平均孔徑范圍是10nm至300nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于其中所述的孔洞的平均單胞尺寸范圍是50nm至1000nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于其中所述的多孔洞層具有一基底與一孔洞結(jié)構(gòu)，該孔洞結(jié)構(gòu)是形成于該基底之上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于其更包括一透明導(dǎo)電層，其是設(shè)置于該多孔洞層與該第二半導(dǎo)體層之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于其更包括一抗反射層，其是設(shè)置于該多孔洞層之上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于其更包括一抗反射結(jié)構(gòu)，其是具有復(fù)數(shù)個凸塊設(shè)置于該第二半導(dǎo)體層與該多孔洞層之間。
10.一種光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于其包括一第一半導(dǎo)體層；一第二半導(dǎo)體層，其是設(shè)置于該第一半導(dǎo)體層上；以及一通孔結(jié)構(gòu)層，其是設(shè)置于該第二半導(dǎo)體層之上，該通孔結(jié)構(gòu)層具有復(fù)數(shù)個通孔。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于其中所述的通孔結(jié)構(gòu)層的折射系數(shù)是介于該第二半導(dǎo)體層的折射系數(shù)與環(huán)境介質(zhì)的折射系數(shù)之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于其中所述的通孔的至少其中之一的孔徑大小是隨深度的增加而縮減。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于其中所述的通孔的平均孔徑范圍是10nm至300nm。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于其中所述的通孔的平均單胞尺寸范圍是50nm至1000nm。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于其更包括一透明導(dǎo)電層，其是設(shè)置于該通孔結(jié)構(gòu)層與該第二半導(dǎo)體層之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于其更包括一抗反射層，其是設(shè)置于該通孔結(jié)構(gòu)層之上。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于其更包括一抗反射結(jié)構(gòu)，其是包括復(fù)數(shù)個凸塊設(shè)置于該第二半導(dǎo)體層與該通孔結(jié)構(gòu)層之間。
18.一種光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法，其特征在于其包括下列步驟于一半導(dǎo)體層之上形成一金屬層；以及陽極氧化處理該金屬層以形成復(fù)數(shù)個孔洞。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法，其特征在于更包括于另一半導(dǎo)體層上形成該半導(dǎo)體層。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法，其特征在于其中于所述半導(dǎo)體層之上形成該金屬層之前更包括于該半導(dǎo)體層之上形成一透明導(dǎo)電層。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法，其特征在于其中所述的金屬層的材質(zhì)是包含鋁。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法，其特征在于其中所述的孔洞的材質(zhì)是包含氧化鋁。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法，其特征在于其中所述的金屬層是于一電解液中進行陽極氧化處理。
24.根據(jù)權(quán)利要求18所述的光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法，其特征在于其更包含于該金屬層之上形成一抗反射層。
25.一種光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法，其特征在于其包括下列步驟提供一多孔洞層，該多孔洞層的一表面上具有復(fù)數(shù)個孔洞；于該多孔洞層的相對于該表面的另一表面上設(shè)置一黏著層；以及將該黏著層貼附于一半導(dǎo)體層之上，使該多孔洞層設(shè)置于該半導(dǎo)體層之上。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法，其特征在于其更包括于另一半導(dǎo)體層上形成該半導(dǎo)體層。
27.根據(jù)權(quán)利要求.25所述的光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法，其特征在于在所述的黏著層貼附于該半導(dǎo)體層之上之前更包括于該半導(dǎo)體層之上形成一透明導(dǎo)電層。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法，其特征在于其中多孔洞層是由一金屬層陽極氧化處理所形成。
29.根據(jù)權(quán)利要求25所述的光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法，其特征在于其更包括于該多孔洞層之上形成一抗反射層。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種光電轉(zhuǎn)換元件及光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法。該光電轉(zhuǎn)換元件，包括一第一半導(dǎo)體層、一第二半導(dǎo)體層以及一多孔洞層。其中第二半導(dǎo)體層是設(shè)置于第一半導(dǎo)體層上，多孔洞層是設(shè)置于第二半導(dǎo)體層上，其是具有相對的一第一表面與一第二表面，第一表面是面對第二半導(dǎo)體層，第二表面是具有復(fù)數(shù)個孔洞。該光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法，其包括下列步驟于一半導(dǎo)體層之上形成一金屬層；以及陽極氧化處理該金屬層以形成復(fù)數(shù)個孔洞。本發(fā)明可以簡化制程，且可以降低成本。
文檔編號H01L31/18GK101083287SQ200610083519
公開日2007年12月5日 申請日期2006年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月30日
發(fā)明者陳楷林, 許國強, 溫志中, 洪傳獻 申請人:新日光能源科技股份有限公司