薄膜半導體光生伏打裝置的製作方法

2023-05-06 12:39:11

專利名稱：薄膜半導體光生伏打裝置的製作方法
薄膜半導體光生伏打裝置
背景技術：
本申請要求2008年11月3日提交的美國專利申請第12Λ63，583號的優先權。本發明涉及用來提供光生伏打裝置的方法和設備，所述裝置是例如其中薄膜半導體光敏層與透明基材連接的裝置。光生伏打太陽能電池產生電能的機理非常地吸引人，因為它們不會以副產物的形式產生溫室氣體。常規的薄膜光生伏打太陽能電池技術有兩種基本結構覆材 (superstrate)結構和基材結構。在覆材結構中，入射光通過透明材料，所述透明材料支承著設置在其上的活性半導體材料。在基材結構中，光入射在活性半導體材料上，然後到達基材。

圖1顯示了常規的覆材光生伏打裝置10，其包括基材12，在基材上設置有半導體材料 14。所述半導體材料(可以是晶體矽)包含p-n結16，其具有以下特徵當光通過該結的時候，能夠產生自由電荷(電子和空穴)，在成對導體上產生電壓V。在此結構中，基材是透明的，允許光通過半導體材料14。常規的太陽能電池方法的主要問題是太陽能電池製造相關的成本、效率以及波形因子。為了解決這些問題，人們開發了各種單晶或薄膜工藝。單晶太陽能電池可以具有高的效率，但是此種工藝價格非常昂貴。在這些情況下，特別是對於昂貴的III-V太陽能電池和多結太陽能電池，使用太陽光集中器。薄膜半導體製造技術可能較為廉價，但是能量轉化效率通常非常低。當半導體層製成很薄的時候(為了降低成本)，即對於矽，約小於1微米， 電池對紅外能的吸收變得非常低，效率顯著降低。再來看圖1，在一些現有技術的結構中，可以在基材12和半導體14之間設置光散射層(例如由粗糙化的透明導電氧化物形成)。可以在半導體材料14的相反表面上設置另一個不連續層(例如金屬化層)。所述散射層和金屬化層可能使得一部分的光被俘獲在半導體材料14之內，因為光容易以相應的角度分布從各個層反射(光散射和俘獲)。儘管此種方法在P-n結16處改進了太陽能轉化，但是由於從結構向外的光散射，不可能實現完全的光俘獲。在矽基太陽能電池中，該電池包含無定形、微晶或納米晶體、多晶和/或晶體材料，其層厚度通常小於5微米，光俘獲是很關鍵的。對於無定形和微晶矽太陽能電池，由於摻雜的層的電導率很差，人們通常使用透明的導電氧化物(TCO)層。在覆材幾何結構中， (如上文所討論)將TCO層織構化，在TCO和矽半導體層之間形成光散射界面。對於微晶矽的情況，在表面織構的光散射性能以及矽的電傳輸特徵之間存在折衷。這會影響單結微晶電池以及無定形/微晶(微型形態)串聯結電池的光俘獲性能。基材幾何結構也存在同樣的局限性。對於多晶或晶體薄膜Si太陽能電池，還使用散射層。多晶電池可以在覆材幾何結構中的基材/Si界面處引入散射，而晶體Si太陽能電池通常包括平面的基材/Si界面。 同樣，在背面反射器處使用織構化的矽以提供散射。在基材結構中，多晶和晶體矽太陽能電池在空氣/矽界面以及/或者矽/基材界面處採用散射。為了取消工藝步驟和改進性能， 人們需要在不使用織構化表面的情況下提供光俘獲。出於以上的原因，太陽能的成本比常規高壓輸電網能量貴大約2-3倍。在一些太陽能領域中，例如居家、公寓綜合建築、工業園的屋頂用途或者不易獲得高壓輸電網能量的應用，重量輕以及波形因子可以是顯著的優點。因此，本領域需要一種新穎的提供光伏太陽能電池的方法，其具有以下特徵低成本，高效率，重量輕以及低波形因子。發明概述根據一個或多個實施方式，光生伏打裝置包括基本透明的基材，其具有第一和第二主表面以及多個側表面；薄膜半導體層，該薄膜半導體層與所述基材的第一主表面連接， 包括第一和第二主表面以及其中的至少一個光敏性p-n結；以及光導向功能元件，該功能元件可以進行操作，使得入射光以波導模式傳播通過基材射入半導體層，使得光在其第一和第二主表面之間多次反射，多次照射在p-n結上。所述半導體層的厚度可以約小於2微米，例如約為1-2微米。所述基本透明的基材可以由玻璃、玻璃陶瓷和聚合物中的至少一種形成。本領域技術人員在結合附圖閱讀本發明說明後，將清楚地了解本發明的其它方面、特徵、優點等。附圖簡要說明為說明本發明的各方面的目的，在附圖中示出優選形式，但是，應理解，本發明不限於所示的精確排列和設施。圖1是現有技術的光生伏打裝置的側視圖；圖2是根據本發明一個或多個方面的光生伏打裝置的透視圖。圖3是根據本發明一個或多個其他方面的光生伏打裝置的側視圖；圖4是根據本發明一個或多個其他方面的另一種光生伏打裝置的側視圖；圖5是根據本發明一個或多個其他方面的另一種光生伏打裝置的側視圖；圖6是根據本發明一個或多個其他方面的另一種光生伏打裝置的側視圖；圖7是根據本發明一個或多個其他方面的另一種光生伏打裝置的側視圖；圖8是根據本發明一個或多個其他方面的另一種光生伏打裝置的側視圖；圖9是根據本發明一個或多個其他方面的另一種光生伏打裝置的側視圖；圖10是根據本發明一個或多個其他方面的另一種光生伏打裝置的側視圖；圖IlA是根據本發明一個或多個其他方面的另一種光生伏打裝置的側視圖；圖IlB是用於圖IlA的光生伏打裝置的替代的光轉向元件的側視圖；以及圖12A，12B是與本發明的光生伏打裝置的基礎操作理念相關的某些有價值的參數的模擬結果圖。發明詳述參見附圖，其中，相同的附圖標記表示相同的元件，圖2中示出按照本發明的一個或多個實施方式的光生伏打裝置100的透視圖。所述光生伏打裝置100包括基本透明的基材102，所述基材102具有第一和第二主表面108，110，以及多個側表面，其大體形成正平行六面體。半導體層104與基材102的第一主表面108連接，包括至少一個光敏性p-n結 106。在本發明中，將結構100看作是表現出複合波導特徵，因為如下文將會詳細討論的，光以波導模式在此結構之內傳播。確實，光可以以一種或多種波導模式(而不是光散射)在半導體層104的第一和第二主表面之間，在所述半導體層104之內傳播。作為附加
7或替代，光可以以一種或多種波導模式，在基材102和半導體層104的複合結構之內傳播。 以一種或多種波導模式進行的光傳播與(現有技術的)光散射或俘獲不同。在光散射或俘獲中，光以相應的角度分布從不連續界面反射(使得很多的光能從電池逃逸)。與之相反的是，以一種或多種波導模式進行的光傳播表現出基本上全內反射的特徵，光能的逃逸極少或者根本沒有。應當理解所述光敏性p-n結106的結構和電學細節較為複雜，但在本領域中是眾所周知並且已經領會的。因此，為了簡要和清楚的目的，本說明書將省去這些細節(包括形成技術，電連接件的位置等)。但是，需要注意在太陽能電池技術中，在半導體材料中形成 P-n結，從而將太陽輻射轉化為電流。這些p-n結將由於吸收了輻射而產生的電子-空穴對分離，產生可用於外界負荷的電流。在現有技術中，根據所用的半導體材料和方法，開發出了各種太陽能電池設計。一些是簡單的P-n結，而其它的更複雜，通過最優化獲得較高的效率。這些更複雜的結包括p-i-n結。在一些情況中，為p-n結和/或p-i-n結添加ρ+層和η+層，用來改進電荷收集以及電極/太陽能電池製造。在此應用中，當提到p-n結的時候，其可以包括上述各種結中的任何結，包括現有文獻已知的其它的結，以及/或者今後開發的結。如圖2的虛線箭頭所示，入射的太陽能(光)可以進入基材102，具體來說是如光線A所示，通過側表面或主表面108，110之一進入基材。根據光線A的角度，光線A』將以一種角度從基材102和半導體104之間的不連續界面反射，光線B將以特定的角度進入半導體層104。光線B將作為光線B』從半導體層104的遠主表面反射。沒有任何散射結構， 光線B』將具有光線B的全內反射特徵。(光線A』將從主表面110反射回半導體層104，該傳播式樣將會繼續。)根據光線B』的角度，光將作為光線C從半導體層104逃逸，或者沿著平行於半導體層104的主表面的方向以波導模式傳播，即如圖所示的光線B，B』，B」等。在下文中將會討論到，所述光生伏打裝置100可以包括光導向功能元件，該功能元件可以進行操作，使得入射光線(或多條入射光線)A以等於或大於臨界角的角度傳播通過基材102 進入半導體層104，使得波導作用形成光線B，B』，B」等。所述波導作用源自光線的角度(如上文討論)以及與半導體層104的第一和第二主表面緊鄰的相應的介電常數不連續。因此， 當入射光在半導體層104的第一和第二主表面之間多次反射的時候，其太陽能多次照射在 p-n 結 106 上。對於任何沒有最初耦合入半導體層104內的光線，例如光線A』，或者任何離開半導體層104並進入基材102的光線，例如光線C，所述光線可以從基材的主表面110反射，返回半導體層104，例如光線D。需要設計所述結構，使得沒有最初耦合入半導體層104內的光線，例如光線A』，或其它的光線，例如光線C，以全內反射的方式從表面110的界面反射。 因此，根據反射的角度，這些光可以再次進入半導體層104，如上文討論，以波導模式在其中傳播。如上文所述，作為附加或替代，光可以以一種或多種其他的波導模式，在基材102 和半導體層104的複合結構之內傳播。在以下的情況中，實現了此種特徵光線，例如光線 D，在等於或大於臨界角的時候，傳播通過基材102，進入半導體層104，使得光線E，E』，D』， D」形成其他的光線E」，E」』等。以上所述的照射在p-n結106上的光的多次反射作用具有相對於常規技術顯著提高光生伏打裝置100的效率的有益效果。事實上，可以將光生伏打裝置100看作是處於垂直波導結構，可以增大吸收光程長度，可以帶來高的效率和小的波形因子。這是因為光透入半導體層104，在每次反射中被部分吸收，由此產生更多的電子-空穴對。通過多次反射，可以有效地吸收輻射。從本質上來說，該方法解除了半導體層厚度與太陽光吸收之間的以前被人們所接受的限制關係。因此，即使在紅外光譜條件下，在薄膜結構中也可以獲得極為高效的光吸收。因此，可以在不降低電池效率的前提下以較低的成本進行太陽能電池的薄膜製造。該方法的一個原理在於，在基材102中會聚並被引導的光回折到p-n結106上並反射通過p-n結106數次，這取決於入射角和基材102的厚度，以及半導體層104的性質，光導向材料/結構的使用等。在每次照射的時候，太陽輻射穿過活性太陽能電池，被吸收，產生電子-空穴對。在半導體層104中進行的幾毫米的傳播過程中(沿著平行於主表面108、 110的方向)，光可能會回折數次，太陽光在活性介質中的有效光程長度增大。所述光程長度可以近似按照下式計算(光程)/(反射次數) 2*t/sin (θ),其中θ是輻射在活性半導體層104中的內角，t是活性半導體層104的厚度。即使對於幾毫米高度的基材，通過活性半導體層104的有效光程長度也可以為活性半導體層 104厚度的很多倍，由此可以實現完全吸收或接近完全吸收包括長波長在內的太陽輻射。以上所述的照射在p-n結106上的光的多次反射作用具有相對於常規技術顯著提高光生伏打裝置100的效率的有益效果。即使當半導體層104為薄膜結構，例如厚度約小於1微米的時候，也可以實現此種效果。本領域普遍接受，薄膜和厚膜太陽能電池是由方法以及用於太陽能電池的活性半導體層的物理厚度限定的。在本申請所述的波導太陽能電池中，該電池的差異基於所涉及的太陽輻射在單程通過中的吸收。地平面處的太陽輻射由從紫外至近紅外的波長範圍組成。根據使用的半導體材料104及其帶隙，太陽能電池覆蓋了一定的波長範圍。隨著太陽光波長的變化，特別是在接近譜帶邊緣的時候，吸光係數從很大的值變化到很小的值。 例如，對於單晶矽，所涉及的波長範圍約為350-1100納米。單晶矽在400納米處的吸光係數約為8.89E+04釐米-1。與之相反，單晶矽在900納米處的吸光係數僅為2. 15E+02釐米-1。如果900納米的輻射照射在厚度為1微米(0. 0001釐米)的單晶矽太陽能電池上， 如果輻射單程通過所述電池，則僅有大約2%的輻射被吸收，而當波長為400納米的時候， 幾乎有99%的光被吸收。在此情況中，厚度為1微米的電池在單程通過的情況下無法吸收大多數的900納米的輻射，可以認為對於單程通過幾何結構來說，所述電池太薄了。對於本文所述的波導太陽能電池來說，認為所述太陽能電池是「薄膜」太陽能電池。需要厚度約為 100-200微米的矽在單程通過的情況下，吸收掉大部分的高達1100納米的輻射，在本文中， 認為具有這樣的厚度的電池是「厚膜」太陽能電池。在本文的一個或多個實施方式中，層104的半導體材料可以為以下的形式無定形材料、微晶或納米晶體材料、多晶材料、或者基本為單晶材料。在描述層104時所用的術語「基本上」是考慮到半導體材料通常含有至少一些固有的或有目的加入的內部缺陷或表面缺陷的事實，如晶格缺陷或少量晶粒邊界。該術語還基本上反映了以下事實，特定的摻雜劑可以歪曲或者影響半導體材料的晶體結構。為便於討論的目的，假設半導體層104是由矽形成的。上文所述的功能元件(以及下文所述的那些)可以使用其他的無機半導體材料施加，例如III-V類GaAs，二硒化銅銦鎵，InP等。可以使用其它的半導體材料，例如 IV-IV (即SiGe, SiC)，元素材料(即Ge)，或者II-VI (即ZnO, ZnTe等)。在適當考慮的情況下，也可以使用薄膜有機半導體。 所述基本透明的基材102可以由玻璃、玻璃-陶瓷、聚合物等形成。例如，所述基材 102可以由氧化物玻璃或氧化物玻璃-陶瓷形成，例如包含鹼土金屬離子的玻璃基材。所述玻璃可以是基於二氧化矽的，例如由以下材料製造的基材康寧有限公司的玻璃組合物第 1737 號(CORNING INCORPORATED GLASS COMPOSITION NO. 1737)或者康寧有限公司的玻璃組合物第 EAGLE 2000 號(CORNING INCORPORATED GLASS COMPOSITION NO. EAGLE 2000 )。當所述半導體層104是例如矽且基材102由玻璃或玻璃陶瓷材料形成的時候，則可以使用任意現有的技術將半導體層104結合於基材102。合適的技術包括通過陽極結合法進行結合。合適的陽極結合法在美國專利第7，176，528號中描述，該專利的全文通過參
考結合。還可以使用平鋪法，其中將多個半導體層104以間隔的方式設置在基材102的一個或多個主表面上。在此結構中，相應的電極以並聯和/或串聯的方式耦聯，以實現所需的電壓和電流量級。參見圖3，圖中顯示了另一種光生伏打裝置100A的側視圖，該裝置可以進行結構特徵變化，以進一步改進光能向電能的轉化。光生伏打裝置100A的結構與圖2的光生伏打裝置100類似，但是，該裝置100A包括至少兩個薄膜半導體層104A，104B，所述層104中的至少一個與基材102的第一和第二主表面108，110連接，每個層104包含至少一個光敏性 p-n結106A，106B。在此結構中，複合波導結構的波導特徵可以進行操作，使得在各個半導體層104A、104B之內進行波導傳播作用，以及使得光進行反射，多次照射在各個薄膜半導體層104AU04B的相應的p-n結106A, 106B上。為了便於討論，圖中所述光在各個半導體層104A，104B中的傳播已經進行了簡化。但是，需要注意可以實現單單在半導體層104A，104B之內的波導作用或者在一個或多個複合結構之內的波導作用(如關於圖2進行的討論)。在圖3所示的實施方式中，複合結構的一個例子是基材102與半導體層104A的組合(其中如關於圖2進行的討論，通過複合結構發生波導作用-光線C，D，E，E』，D』，D」 E」，E」』等)。作為替代或者附加，其它的複合結構可以是基材102與半導體層104B的組合，其中也是通過複合結構發生波導作用。複合結構的另一個例子包括基材102以及半導體層104A，104B。在此情況中，波導模式傳播可以包括(i)光線從基材102導入半導體層104A，(ii)從半導體層104A導出的反射光線射入基材102，進一步射入半導體層104B，(iii)從半導體層104B導出的反射光線射入基材 102，進一步射入半導體層104A，以及(iv)重複。下面來看圖4，圖4是根據本發明一個或多個其他方面的另一種光生伏打裝置 100B的側視圖。為了避免重複，對圖中所示在結構100B中的光傳播進行了簡化，但是，可以如關於圖2所討論的那樣在半導體層104(和/或複合結構)之內實現波導作用。在所示的實施方式中，可以採用其它的光學機理提高太陽能的吸收以及電能的產生。例如，可以使用一個或多個透鏡、稜鏡、反射器、散射表面等，對太陽輻射進行轉向，以便改進波導作用和光捕獲。另外，集中器光學元件可以是透射的、反射的或者衍射的，可以具有成像或者非成像結構。更具體來說，所述光生伏打裝置100B可以包括光收集裝置，該光收集裝置可以進行操作，將太陽光導向基材102的多個側表面中的一個，使得太陽光能夠以波導模式耦合入基材102中。所述光收集裝置可以是太陽光集中器120，其具有朝向基材102的多個側表面中的一個的焦軸F。需要注意的是，焦軸F與光生伏打裝置100B的垂直軸N橫交(可以近似與之垂直)。作為替代或附加，所述光收集裝置可以包括凸邊122，作為基材102的一個或多個側表面的特徵。所述邊122的彎曲特徵能夠(單獨地或者與集中器120組合地)改進以波導模式進行的光的收集。所述複合波導包括透明基材102和半導體層104。另外，所述複合波導可以包括用於各種其他功能的各種其它的中間層。例如，所述複合波導可以包括位於基材102以及半導體層104之間的一個或多個透明的半導體層或者其它的介電層。這些層可以發揮電荷收集電極和/或減反射塗層或結合劑的功能。所述中間層或其它的層可以優選包括以下選擇將選擇性散射/衍射功能元件設置在最佳的位置，而不是像現有技術那樣設置在整個照射的p-n結表面。所述散射/衍射功能元件用來在半導體層104之內進一步引發波導作用。它們還可以進行操作以促進額外的光俘獲。對所述複合波導的中間層的一個限制是，它們不應引入不必要的損失，應當儘可能促進P-n結106內的吸收，以便獲得最大的效率。圖5是根據本發明一個或多個其他方面的另一種光生伏打裝置100C的側視圖。 為了放大上文所述的吸收光程長度的增加以及/或者減小活性半導體層104的高度(圖5 中的垂直尺寸)，以便降低成本，到達基材102底部的側表面的光可以通過光反射元件IM 進行反射或散射。圖5的光反射元件124的放大圖顯示，將至少一個光反射元件IM設置在與基材102的多個側表面中的至少一個(例如底側表面)緊鄰的位置。所述光反射元件 124進行操作，使得已經以波導模式在第一和第二主表面108，110之間反射了多次的光的傳播方向反轉或轉向，並以波導模式在第一和第二主表面108，110之間進一步反射多次， 從而進一步多次地照射在P-n結上。儘管光反射元件可以採取許多形式，一個例子是稜鏡結構(散射)。其它的形式可以包括透鏡、稜鏡、反射器、散射表面、衍射表面等。面板的長度可以約為數十釐米，吸收全部的或者幾乎全部的可用的太陽能輻射。優選沿著基材102的長度尺寸對光進行轉向，仍然在複合波導的數值孔徑之內。 相對於串聯散射結構，稜鏡和衍射功能元件可能更好。這些結構的目的是對光進行轉向，以增大p-n結內的有效吸收，使其不會從複合波導太陽能電池再散射出來。一般來說，半導體層104的厚度約為1-10微米，而基材102的厚度約為數百微米。 基材102和半導體層104的折射率滿足以下條件能夠通過上文討論的公式確定結構的波導射線回折之間的距離。基材102的高度應該為數毫米至數釐米，以便實現大量的回折，以便在p-n結106中實現高度的光吸收。當光在1-2微米的半導體層104之內發生波導作用的時候，吸收可以獲得顯著的改進。在此情況中，每次回折僅為幾微米，基材102的高度只需數十至數百微米就能實現大量的回折和高吸收。圖5顯示了在靠近進入面的位置設置選擇性衍射或選擇性散射功能元件125 (在此情況中，設置在複合波導結構100C的頂邊附近)，促進了半導體層104之內的波導作用。 光線第一次進入半導體層104之後，被衍射/選擇性散射表面125轉向成較淺的角度(大於臨界角，所述臨界角由基材102以及半導體層104的折射率限定)，光線不會再進入基材 102。相反地，光線將在半導體層104之內發生全內反射，實現了波導作用。為了開始波導作用而不是再散射，散射功能元件125應當呈帶狀設置，在進入點附近，寬度僅為幾微米， 具有數十微米的寬間隙。通過將矽層104結合於基材102，可以在進一步加工之前對矽層 104的外表面進行此種織構化。作為替代或者附加的，所述衍射或散射功能元件可以設置在另外的透明介電層或鈍化層上。參見圖2，為了減小基材102所需的總高度，可以例如在主表面110處，在空氣/基材界面增加散射。可以沿著表面110的整個長度發生這種散射，或者可以只在從光入射邊緣開始、向著另一邊延伸的長度的一部分上發生這種散射。由此可以無需在IM處提供光轉向表面(圖5)，可以比在非常薄的邊IM處進行加工的方式更簡單地實施。圖6是根據本發明一個或多個其他方面的另一種光生伏打裝置100D的側視圖。在此實施方式中，使用至少一對光生伏打裝置100-1，100-2，這些裝置各自的結構基本上與圖 2的光生伏打裝置100相同。為了避免重複，同樣對圖中所示在結構100D中的光傳播進行了簡化，但是，可以如關於圖2所討論的那樣在半導體層104-1、半導體層104-2(和/或複合結構)之內實現波導作用。將至少第一和第二半導體層104-1,104-2以隔開的結構互相面對面地設置，在它們之間形成間隙G。所述間隙通過相應的棒130A，130B形成。設置在間隙G中的棒130A，130B可以進行操作，將第一和第二半導體層104A，104B隔開，以及/或者將至少一部分太陽光會聚在間隙G中，使得光以波導模式沿著所述間隙傳播，多次照射在相應的p-n結上。可以在間隙空間內填充高折射率的材料，或者可以填充氣體或流體，例如空氣。因此，除了通過使得光經由相應基材102的邊進入而在各個半導體層104之內獲得多次反射以外，所述入射光還可以進入間隙，從而進入半導體層104，在其中發生波導作用， 多次照射在相應的P-n結上。其結果是，即使對於厚度約為0. 5-1. 0微米的薄半導體層104 來說，也可以增大吸收。間隙可以約為0. 1-0. 7毫米。再來看裝置100D之內的光傳播的各個方面，可以將複合結構限定為包括兩個半導體層104-1，104-2以及間隙G。在此例子中，以一種或多種波導模式進行的光傳播可以定義為將光線B從間隙G導向半導體層104-1中(反射光線還可以折回間隙中，引發進一步的傳播模式)，(ii)將反射光線從半導體層104-1導向返回間隙G中，進一步射入半導體層 104-2，(iii)將反射光線從半導體層104-2導向返回間隙G中，進一步射入半導體層104-1等。通過閱讀上文，本領域技術人員能夠理解，在裝置100D中可以限定其它的複合結構，例如以下的至少一種(i)第一基材102-1和第一半導體層104-1 ;(ii)第二基材102-2 和第二半導體層104-2 ； (iii)間隙G和第一半導體層104-1 ;(iv)間隙G和第二半導體層 104-2 ； (ν)間隙G以及第一和第二半導體層104-1,104-2 ；以及(vi)上述情況的組合。圖7是根據本發明一個或多個其他方面的另一種光生伏打裝置100E的側視圖。 所述組合的基材102和半導體層104可以是上文所述的結構或者下文所述的結構中的任意一些。所述光生伏打裝置100E可以進一步包括光收集裝置132，該光收集裝置可以進行操作，將太陽光導向基材102的多個側表面中的一個，使得太陽光能夠以波導模式耦合入基材102中然後進入半導體層104中。例如，所述光收集裝置132包括基本圓柱形的棒，所述棒具有沿著其壁延伸的縱向狹槽134。所述基材102和半導體層104位於狹槽134之內，使得基材102的多個側表面之一與狹槽134的底部136鄰接。在圖中，狹槽134以誇張的形式顯示(圖中顯示了包括基材102和層104的狹槽)，但是在實際的裝置中，優選密配合。狹槽134的深度使得基材102和層104設置在與棒132的頂部相距合適距離的位置，以便實現最優化的光收集。關於這一點，棒132具有光學性質，使得太陽光以波導模式耦合入基材102。例如，棒132可以為跟蹤型或非跟蹤型集中器，其中棒132的材料可以是高折射率(因此為高NA)材料，例如玻璃，透明聚合物和/或有機玻璃。所述棒132可以設計形狀用於更好地包裝陣列以及用於減少色差。作為補充或替代，可以對棒132的表面的一部分進行改性，用於獲得其它的光學性質，使得太陽光耦合入基材102的主表面之一。例如，可以對元件138進行粗糙化，形成溝槽，塗覆，(反射性和/或散射性)等，用於對光進行轉向以及俘獲。這可使得原本會離開棒132的光轉向基材102和層104。作為替代或者補充，所述元件138可以包括設置在與棒132的外表面相鄰的一個或多個反射器，其將離開棒132的壁的光導向返回基材102和半導體層104。可以將大量的棒集中器132並排疊置起來，用於在一定區域上按比例增大。還可以將一個或多個其它的反射器139A，139B(圖8)(其為次級錐形集中器)單獨使用或者與棒132和/或集中器120組合使用，以形成其它的實施方式100F。所述次級錐形集中器139A，139B可以用來收集沒有會聚到基材102上的光並將其俘獲。這對於非跟蹤型集中器132來說是特別需要的。所述反射器139A，139B可以包括具有光俘獲結構的 I-D折射型或反射型錐形件和/或光漏鬥。它們可以是波紋狀I-D線性或拋物線形的光漏鬥，用於輕重量的衍射或折射聚焦元件。可以在內表面錐形上塗覆高反射性塗層或電介質鏡。此種設計適合於低集中因素。反射器139A，139B各自包括設置在與基材102和半導體層104相鄰的位置的第一邊137A，137B。反射器139A，139B的角度離開相應的第一邊137A，137B，朝向相應的相反的邊135A，135B。此種結構進行操作，由此反射器139A，139B使得光再反射回基材102和半導體層104，並且耦合入基材102的主表面108、110之一。圓柱形透鏡的長軸可以為東西取向，使得當太陽在白天在地平線上移動的時候， 棒132的長的長度能夠俘獲太陽輻射。對於低集中設計，即使由於季節變化的原因，太陽在水平線上的位置導致光照不在軸上，棒132的高NA仍然能夠俘獲輻射而不發生顯著的效率降低。圖9是根據本發明一個或多個其他方面的另一種光生伏打裝置100G的側視圖。 在此實施方式中，光收集裝置140包括以整體形式結合的折射、會聚和錐形集中器。具體來說，光收集裝置140包括楔形棒，其具有沿著其窄邊延伸的縱向狹槽134。所述基材102和半導體層104位於狹槽134之內，使得基材102的多個側表面之一與狹槽134的底部136 鄰接。所述楔形棒140可以用透明的聚合物或玻璃材料製造。有機玻璃或聚合物材料可以提供更低的成本、更容易的成形以及更輕的重量；但是，它們的耐久性可能較差，可能會吸收太陽輻射的較短的波長。玻璃的耐久性可能較高，具有較低的紫外或藍光吸收，但是可能較難以成形，對於高折射率材料來說可能成本較高。所述楔形棒140的光學性質使得將太陽光導向基材102的多個側表面之一，將原本不會耦合入基材102的光轉向返回基材102和半導體層104。所述楔形棒140可以包括與狹槽134相反的凸半球表面142，其限定了朝向基材102的側表面的焦軸。所述楔形棒 140包括至少一個側表面，優選有一對表面144，146從棒140的窄邊或端部向外延伸，角度從基材102和半導體層104向外延伸到凸半球表面142的相應的邊142A，142B。相應的側表面144，146可以進行操作，將原本不會耦合入基材102的光導向返回基材102和半導體層104，例如耦合入基材102的主表面108、110之一。所述側表面144，146可以是衍射性的，將光沿著所需的方向會聚。圖10是根據本發明一個或多個其他方面的另一種光生伏打裝置100H的側視圖。 組合的基材102和半導體層104可以具有上述的結構或者下文所述的結構中任意那些合適的情況，所示的結構是圖2的基礎光生伏打裝置100。所述光生伏打裝置100H進一步包括光收集裝置150，該光收集裝置可以進行操作，將太陽光導向基材102的多個側表面中的一個，使得太陽光能夠以波導模式耦合入基材102中並進入半導體層104中。例如，所述光收集裝置150包括整體型空心圓柱，該圓柱包括限定了內部體積IM 的圓柱形壁152。所述基材102和薄膜半導體層104至少部分地設置在內部體積IM之內。 所述圓柱形壁152包括縱向延伸的狹槽156，限定出一個孔，太陽光通過這個孔進入內部體積154。所述圓柱形壁152包括一個反射性內表面，該內表面將光導向基材102的多個側表面中的一個，使得太陽光以波導模式耦合入所述基材102。作為替代或者補充，所述壁152 的反射性內表面可以將光導向返回基材102和半導體層104，並耦合進入基材102的主表面 108,110中的一個。所述狹槽156可以進行操作，使得在一天中進行焦點移動，由此可以製得非跟蹤型太陽能面板，同時不會造成顯著的效率降低。另外，所述光生伏打裝置100H還可以包括如前文討論的太陽光集中器120，將光導向狹槽156中。圖IlA是根據本發明一個或多個其他方面的另一種光生伏打裝置1001的側視圖。 該實施方式是波導作用和俘獲幾何結構的一種變化，其中，光生伏打裝置成水平取向而非垂直取向。所述光生伏打裝置1001包括基材102，所述基材具有第一和第二主表面108，110 以及多個側表面。有一個或多個半導體層104A、104B、104C與基材102的第一主表面108 連接，包括至少一個光敏性p-n結106。需要注意的是，在此實施方式中(以及在上文所討論的本發明其他實施方式中) 可以承載一個或多個P-n結106。這些結可以是均一或不均一類型。可以選擇半導體層104 使其覆蓋很寬的波長範圍，用於全部太陽光譜的有效應用。例如，可以將單晶矽與無定形矽，Si-Ge，Ge，GaAS等一起使用。所述單晶矽還可以與聚合物半導體組合使用。該方法在任意太陽能電池(其中單程通過的吸收不足)中提供了優點。如圖IlA所示，所述半導體層104可以包括疊置的多結結構104D，104E，或者半導體層104可以是空間上分離的104A，104B, 104C。具有結構1011的光收集裝置包括一個或多個太陽光集中器120A，120B，它們各自具有聚焦軸F，該聚焦軸可以進行操作，將太陽光導向基材102的第一主表面108。所述基材102的表面108上的光入射區域可以包括AR塗層，用來以不同的入射角以及不同的光譜收集光。所述光收集裝置還包括一個或多個相應的反射元件121A，121B，這些元件可以進行操作，將光以與太陽光集中器120A，120B的聚焦軸橫交的方式通過第一主表面108導入基材102，使得太陽光以波導模式耦合入半導體層104。如以上討論的一些其它的實施方式所述，對結構1001中所示的光傳播進行了簡化以免重複，但是任意半導體層104和/或任意大量複合結構之內的波導作用可以如上文所述完成。水平波導結構1011可以在多個實施方式中採用。在圖IlA的實施方式中，將光轉向元件121構建入基材102中。其可以是成形的反射/衍射空穴。如果使用替代的成形的空穴，是更有利的，能夠更好地保持基材的強度。在此替代形式中，在合適的位置將合適材料的成形的「再拉制杆」與基材102的底部相連。例如，如圖1IB所示，可以由大的玻璃坯拉制稜鏡形杆123，成形為稜鏡，加熱並再拉制為大約1-2毫米的最終尺寸。可以採用與光纖再拉制技術類似的低成本技術來製造轉向結構。可以以間歇法，在稜鏡123的外側面上塗覆金屬或介電反射塗層。可以基於基材102的參數、集中器透鏡120的參數以及太陽在地平線上移動的季節變化等設計轉向稜鏡123的尺寸和面角。 根據太陽輻射在轉向稜鏡123哪一側的面上聚焦，可以將太陽光轉向左側或右側，射向半導體層104。這有利於即使在太陽在地平線上的移動隨季節變化的情況下，收集輻射和保持效率。水平複合波導太陽能電池結構1011的優點包括可以規模放大為大的面板。基材102可以非常大，半導體層104可以以很長的長度結合或沉積，寬度為幾毫米或幾釐米，間隙為1-2毫米(圖11A)。與垂直波導結構相比，減小了高度。在一些屋頂應用中，之前的集中器設計被認為是不切實際的，此時波形因子優點可能是很重要的。因為不像圖2的垂直設計那樣，需要將大的面板切割或用線鋸鋸成5-10毫米高的條，所以水平方法可以獲得較低的組裝和加工成本。可以更容易地在此幾何結構中結合一些AR塗層和電互連步驟。與常規的光俘獲結構相比，所述複合波導方法的區別特徵在於，將光進入位置與太陽能電池的光波導作用區域隔開。在現有技術的基材(或覆材)結構(例如圖1)中，光落在太陽能電池的整個活性表面上。如果使用的話，所述光俘獲/散射功能元件需要設置在整個活性表面上。如果有任意部分沒有這些功能元件，則入射在該區域上的光就不會發生散射，只會單程通過p-n 結。另外，在一個區域俘獲的任何的光可能通過相鄰區域內的散射功能元件而從太陽能電池再散射出來。與之相反的是，在本發明的一個或多個實施方式中，光的進入部分和波導作用部分互相隔開。例如，在圖2中，光的進入點是複合波導的邊緣面(基材102的頂邊)，活性 P-n結表面與該面隔開，與該面正交。類似地，在圖IlA中，光進入表面和活性p-n結表面是隔開的。用轉向光學元件121促進光進入複合波導。這可以與下方的集中光學元件結合， 所述集中光學元件是例如圖4所示的120。該方法提供了很多優於現有技術的優點。一個顯著的優點在於，光俘獲不依賴於散射功能元件。由此消除了現有技術的設計中存在的再散射的問題。該方法還為P-n結的設置提供了靈活性。例如，可以如圖3所示在透明基材的兩側上都製造P-n結。所述複合波導方法還提供了以下的靈活性僅在選定的位置設置散射、衍射表面，以便進一步改進半導體層之內的波導作用，同時不用擔心再散射。因為半導體層通常僅為1-2微米，在該層之內(而不是在整個基材複合波導之內)的波導作用會導致在100-200微米內的光吸收，而不是另一種情況下可能需要的幾毫米的光吸收。(參照圖5進行解釋。)另外，因為進入面不包括非常高折射率的半導體層，能夠更容易地在透明基材的進入面上設計AR塗層，該塗層通常是較低折射率的玻璃或聚合物。這允許在更寬的波長和角度範圍內進行更好的最優化。圖12A，12B是與本發明的光生伏打裝置的基礎操作理念相關的某些有價值的參數的模擬結果圖。結果顯示在圖2和圖3所示的結構中，在沒有集中器光學元件的情況下， 太陽能電池頂表面處的最大可獲得電流密度(MACD)-入射角圖。這些結果表明本文所述的光生伏打結構可以進行操作來吸收大量的太陽光(包括長波長)，即使在半導體層厚度約小於1微米，垂直高度最小約為2毫米的情況下也可以做到。對於300-1200納米模型中考慮的波長範圍，最大MA⑶值為45. 9mA/cm2。如果該值高於30mA/cm2，則認為是良好，如果高於35mA/cm2，則認為是極佳。圖12A和12B的圖的橫軸表示在基材102的邊緣表面上的入射角(例如見圖2)。0-45度的角度範圍表示與電勢集中器120相關的角度，如圖4所示。圖 12A顯示了圖5的設置在1 處的平面反射器的性能(線條202)以及Lambertian反射器 124的性能(線條204)。這模擬了 0. 7毫米寬、10毫米高的基材102的情況。所述半導體材料104是1微米厚的矽層。圖12B顯示了單側結構100(線條206)和雙側結構100A(線條208)之間的區別。這模擬了圖5的0. 7毫米寬、2毫米高的基材102以及位於124處的 Lambertian反射器的情況。裝置性能是基材102的寬度的強函數。與較寬的基材相比，窄的基材102要獲得極佳的性能所需的高度較小。包括基材厚度0. 2毫米、玻璃高度5. 0毫米的裝置的MACD值超過40mA/cm2。該模型沒有考慮一些潛在的損失機理，例如高度摻雜的矽損失，接觸件遮蔽損失以及金屬接觸件吸收損失。儘管本文已結合具體實施方式
對本發明進行了描述，但是應當理解，這些實施方式僅是用於說明本發明的原理和應用。因此，應當理解，在不背離所附權利要求書所限定的本發明精神和範圍的前提下，可以對列舉的實施方式進行各種修改，並且可以作出其它安排。
權利要求
1.一種光生伏打裝置，其包括基本透明的基材，其包括第一和第二主表面，以及多個側表面；薄膜半導體層，其具有第一和第二主表面，所述半導體層與所述基材的第一主表面連接，包括第一和第二主表面，該半導體層中具有至少一個光敏性p-n結；以及光導向功能元件，其可以進行操作，使得入射光以波導模式傳播通過所述基材進入半導體層，使得所述光在所述半導體層的第一和第二主表面之間反射多次，多次照射在P-n 結上。
2.如權利要求1所述的光生伏打裝置，其特徵在於，所述光導向功能元件可以進行操作，使得入射光以波導模式傳播通過裝置的至少一個複合結構，所述複合結構包括所述基材和所述半導體層。
3.如權利要求1所述的光生伏打裝置，其特徵在於，所述半導體層的厚度約小於2微米。
4.如權利要求1所述的光生伏打裝置，其特徵在於，所述基本透明的基材由玻璃、玻璃陶瓷和聚合物中的至少一種形成。
5.如權利要求1所述的光生伏打裝置，其特徵在於，還包括 另外的薄膜半導體層，該另外的薄膜半導體層與基材的第二主表面連接，其中包含至少一個光敏性P-n結，其中，所述光導向功能元件可以進行操作，使得入射光以波導模式傳播通過基材進入所述另外的半導體層，多次照射在其P-n結上。
6.如權利要求1所述的光生伏打裝置，其特徵在於，所述光生伏打裝置進一步包括光收集裝置，該光收集裝置可以進行操作，將太陽光導向基材的多個側表面中的一個，使得太陽光能夠以波導模式耦合入基材中然後進入半導體層中。
7.如權利要求6所述的光生伏打裝置，其特徵在於，所述光收集裝置是太陽光集中器， 其聚焦軸朝向所述基材的多個側表面之一。
8.如權利要求6所述的光生伏打裝置，其特徵在於，所述光收集裝置是所述基材的多個側表面之一的凸邊特徵。
9.如權利要求1所述的光生伏打裝置，其特徵在於，所述光生伏打裝置還包括至少一個光轉向元件，該元件設置在與基材的多個側表面中的至少一個緊鄰的位置，所述至少一個光轉向元件可以進行操作，使得已經以波導模式在半導體層的第一和第二主表面之間反射了多次的光射向所述至少一個側表面，以使得光以波導模式在半導體層的第一和第二主表面之間反轉和反射多次，以更多次地照射在所述P-n結上。
10.如權利要求9所述的光生伏打裝置，其特徵在於，所述光轉向元件是形成在所述至少一個側表面上的以下至少一種結構稜鏡結構，透鏡結構，反射器結構，散射表面結構以及衍射表面結構。
11.一種光生伏打裝置，其包括基本透明的第一基材，其包括第一和第二主表面，以及多個側表面；第一薄膜半導體層，該第一薄膜半導體層與所述第一基材的第一主表面連接，其中包含至少一個光敏性P-n結；基本透明的第二基材，其包括第一和第二主表面，以及多個側表面；第二薄膜半導體層，該第二薄膜半導體層與所述第二基材的第一主表面連接，其中包含至少一個光敏性p-n結；所述第一和第二薄膜半導體層以彼此相對的方式設置，相互隔開，在其間形成間隙，以及至少一個光導向功能元件，該功能元件可以進行操作，使得入射光以相應的波導模式傳播通過相應的第一和第二基材並進入相應的第一和第二半導體層，使得光在其第一和第二主表面之間反射多次，多次照射在相應的P-n結上。
12.如權利要求11所述的光生伏打裝置，其特徵在於，所述光導向功能元件可以進行操作，使得入射光以波導模式傳播通過裝置的至少一個複合結構，所述至少一個複合結構包括以下的至少一種(i)第一基材和第一半導體層；(ii)第二基材和第二半導體層； (iii)間隙和第一半導體層；(iv)間隙和第二半導體層；(ν)間隙以及第一和第二半導體層；以及(vi)上述情況的組合。
13.如權利要求11所述的光生伏打裝置，其特徵在於，所述間隙約為0.1-0. 7mm。
14.如權利要求11所述的光生伏打裝置，其特徵在於，所述裝置還包括設置在相應的第一和第二半導體層之間的間隙內的至少一個棒，所述至少一個棒可以進行操作，獲得以下的至少一種效果將所述第一和第二半導體層隔開，將至少一些太陽光會聚入間隙中，使得光以波導模式傳播進間隙中，進入相應的半導體層中，多次照射在相應的P-n結上。
15.一種光生伏打裝置，其包括基本透明的基材，其包括第一和第二主表面，以及多個側表面； 薄膜半導體層，其具有第一和第二主表面，所述半導體層與所述基材的第一主表面連接，該半導體層中具有至少一個光敏性P-n結；以及光收集裝置，其可以進行操作，將太陽光導向基材的多個側表面之一，使得太陽光以波導模式耦合入基材中，通過基材並進入半導體層，使得光在半導體層的第一和第二主表面之間反射多次，多次照射在P-n結上。
16.如權利要求15所述的光生伏打裝置，其特徵在於，所述光導向功能元件可以進行操作，使得入射光以波導模式傳播通過裝置的至少一個複合結構，所述複合結構包括所述基材和所述半導體層。
17.如權利要求15所述的光生伏打裝置，其特徵在於所述光收集裝置包括基本圓柱形的棒，所述棒具有沿著其壁延伸的縱向狹槽； 所述基材和薄膜半導體層位於狹槽之內，使得基材的多個側表面之一與狹槽的底部鄰接，所述棒具有光學性質，使得太陽光以波導模式耦合進入基材並進入半導體層。
18.如權利要求16所述的光生伏打裝置，其特徵在於，所述棒還具有光學性質，使得太陽光耦合入基材的主表面之一。
19.如權利要求16所述的光生伏打裝置，其特徵在於，所述棒由以下材料形成玻璃、 透明聚合物和/或有機玻璃。
20.如權利要求16所述的光生伏打裝置，其特徵在於，所述光收集裝置還包括至少一個反射器，所述反射器設置在與棒的外表面緊鄰的位置，將離開棒的壁的光導向返回基材和薄膜半導體層。
21.如權利要求15所述的光生伏打裝置，其特徵在於所述光收集裝置包括楔形的棒，所述棒具有沿著其窄邊延伸的縱向狹槽；所述基材和薄膜半導體層位於狹槽之內，使得基材的多個側表面之一與狹槽的底部鄰接，所述楔形棒的光學性質使得能將太陽光導向基材的多個側表面之一，將原本不會耦合入基材的光導向返回基材和薄膜半導體層。
22.如權利要求21所述的光生伏打裝置，其特徵在於，所述楔形棒包括凸半球表面，所述凸半球表面與狹槽相反，限定朝向所述基材的多個側表面之一的聚焦軸。
23.如權利要求22所述的光生伏打裝置，其特徵在於所述楔形棒包括至少一個側表面，所述側表面從其窄邊向外延伸，角度傾斜離開基材和薄膜半導體層，朝向所述凸半球表面的邊緣；以及所述至少一個側表面可以進行操作，將原本不會耦合入基材的光導向返回基材和薄膜半導體層。
24.如權利要求23所述的光生伏打裝置，其特徵在於，所述至少一個側表面可以進行操作，使得太陽光反射回基材和薄膜半導體層，耦合入基材的主表面之一。
25.如權利要求21所述的光生伏打裝置，其特徵在於，所述楔形棒由以下材料形成玻璃、透明聚合物和/或有機玻璃。
26.如權利要求15所述的光生伏打裝置，其特徵在於，所述光收集裝置包括太陽光集中器，其聚焦軸朝向所述基材的多個側表面之一。
27.如權利要求沈所述的光生伏打裝置，其特徵在於所述光收集裝置還包括至少一個反射器，所述反射器具有第一邊，所述第一邊設置在與所述基材和薄膜半導體層緊鄰的位置，角度傾斜離開此處朝向所述至少一個反射器的相反的邊，朝向太陽光集中器，並且所述至少一個反射器可以進行操作，將原本不會耦合入基材的光導向返回基材和薄膜半導體層。
28.如權利要求27所述的光生伏打裝置，其特徵在於，所述至少一個反射器可以進行操作，使得光反射回基材和薄膜半導體層，耦合入基材的主表面之一。
29.如權利要求15所述的光生伏打裝置，其特徵在於，所述光收集裝置包括整體型空心圓柱，其具有圓柱形壁，所述圓柱形壁限定了內部體積，所述基材和薄膜半導體層至少部分地位於所述內部體積之內，所述圓柱形壁包括沿著該圓柱形壁延伸的縱向狹槽，該縱向狹槽限定了孔，用來使得太陽光進入所述內部體積。
30.如權利要求15所述的光生伏打裝置，其特徵在於，所述圓柱形壁包括反射內表面， 所述反射內表面可以進行操作，以對光進行以下的至少一種導向(i)射向基材的多個側表面之一，使得太陽光以波導模式耦合入基材並進入半導體層；以及(ii)使得光返回基材和薄膜半導體層，耦合進入基材的主表面之一。
31.如權利要求15所述的光生伏打裝置，其特徵在於，所述光收集裝置還包括太陽光集中器，該集中器具有朝向並通過所述縱向狹槽的聚焦軸。
32.—種光生伏打裝置，其包括基本透明的基材，其包括第一和第二主表面，以及多個側表面；薄膜半導體層，該薄膜半導體層與基材的第一主表面連接，其中包含至少一個光敏性 p-n 結；光收集裝置，其包括(i)至少一個太陽光集中器，其具有聚焦軸，該太陽光集中器可以進行操作，將太陽光導向基材的第一和第二主表面之一，以及(ii)至少一個相應的轉向元件，該轉向元件可以進行操作，將光通過與太陽光集中器的聚焦軸橫交的第一和第二主表面之一導入基材，使得太陽光以波導模式耦合進入基材以及進入半導體層，其中與半導體層的第一和第二主表面緊鄰的相應的介電常數不連續面可以進行操作， 使得入射光以波導模式在所述半導體層的第一和第二主表面之間反射多次，多次照射在 p-n結上。
33.如權利要求32所述的光生伏打裝置，其特徵在於，所述光導向功能元件可以進行操作，使得入射光以波導模式傳播通過裝置的至少一個複合結構，所述複合結構包括所述基材和所述半導體層。
34.如權利要求32所述的光生伏打裝置，其特徵在於所述裝置包括多個薄膜半導體層，所述多個薄膜半導體層在所述基材的第一和第二主表面中的至少一者之上互相隔開；以及多個光收集裝置，它們各自設定位置，用來將光通過基材的第一和第二主表面之一導入基材。
35.如權利要求34所述的光生伏打裝置，其特徵在於，所述裝置還包括在至少一些薄膜半導體層之間、基材的第一主表面上的AR塗層。
36.如權利要求32所述的光生伏打裝置，其特徵在於，所述轉向元件是反射元件和稜鏡元件中的至少一種。
37.如權利要求32所述的光生伏打裝置，其特徵在於，該裝置包括多個薄膜半導體層， 所述半導體層中的至少第一半導體層與基材的第一主表面連接，包括第一和第二主表面， 各個半導體層中包含至少一個光敏性P-n結。
38.如權利要求37所述的光生伏打裝置，其特徵在於，所述薄膜半導體層中的至少兩個互相疊置。
39.一種光生伏打裝置，其包括基本透明的基材，其包括第一和第二主表面，以及多個側表面；多個薄膜半導體層，所述半導體層中的至少第一半導體層與基材的第一主表面連接， 包括第一和第二主表面，各個半導體層中包含至少一個光敏性P-n結；光導向功能元件，其可以進行操作，使得入射光以波導模式傳播通過所述基材並進入所述多個半導體層，使得所述光在所述多個半導體層的第一和第二主表面之間反射多次， 多次照射在P-n結上。
40.如權利要求39所述的光生伏打裝置，其特徵在於，所述光導向功能元件可以進行操作，使得入射光以波導模式傳播通過裝置的至少一個複合結構，所述複合結構包括所述基材和所述至少一個半導體層。
41.如權利要求39所述的光生伏打裝置，其特徵在於，所述薄膜半導體層中的至少兩個互相疊置。
全文摘要
基本透明的基材，其具有第一和第二主表面以及多個側表面；薄膜半導體層，該薄膜半導體層與所述基材的第一主表面連接，包括第一和第二主表面以及其中的至少一個光敏性p-n結；以及光導向功能元件，該功能元件可以進行操作，使得入射光以波導模式傳播通過基材射入半導體層，使得光在半導體層的第一和第二主表面之間多次反射，多次照射在p-n結上。
文檔編號H01L31/052GK102239569SQ200980149003
公開日2011年11月9日 申請日期2009年11月2日 優先權日2008年11月3日
發明者G·E·科恩克, V·A·巴加瓦圖拉 申請人:康寧股份有限公司