集成發光器件和太陽電池片的半導體結構及其製作方法
2023-08-02 09:10:26 1
專利名稱：集成發光器件和太陽電池片的半導體結構及其製作方法
技術領域：
本發明涉及一種集成發光器件和太陽電池片的半導體結構及其製作方法。
背景技術：
半導體產業十分廣闊，發光器件及太陽電池器件在低碳經濟的大背景下，在目前都得到很好的發展，不過由於工藝流程的隔閡，目前各種器件都是分開生產的。這些器件都是基於半導體科學，使用Si襯底的產品佔了絕大部分，而目前的單晶太陽電池為了後面組件封裝，Si襯底切成正方形，許多Si材料被浪費，目前有部分產品將LED及太陽電池封裝在一起，不過其中LED及太陽電池還是分開生產的。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種集成發光器件和太陽電池片的半導體結構及其製作方法，打破目前工藝流程的隔閡，將使用同樣Si襯底、功能互補的半導體產品集中在一起。本發明解決其技術問題所採用的方案是一種集成發光器件和太陽電池片的半導體結構，包括太陽能級Si襯底，在Si襯底的中間區域製成太陽能電池片，剩下的邊緣Si襯底作為LED器件的襯底，在上面製作LED器件。為達到最佳效果，具有地，在剩下的邊緣si襯底上設置半導體級Si薄膜，在半導體級Si薄膜依次生長GaN層和LnGaN層，並通過光刻製成LED器件。該集成發光器件和太陽電池片的半導體結構的製作方法，具有如下步驟a)在太陽能級Si襯底的正面制絨，以形成絨面結構，增加光的入射；b)在Si襯底的正面擴散，形成P-N結；c)正面去PSG，PSG為擴散時引入的副產物；d)正面減反射膜製備，具體為用PECVD方法形成SiNx減反射薄膜；e)正、反面金屬化掩膜製備，其作用是避免金屬化過程中影響到LED的襯底性能， 同時保證背面金屬化區域和背面金屬化區域一一對應；f)正、反面金屬化，以形成電極；g)背面外延半導體級Si薄膜；h)背面生長GaN層；i)背面生長LnGaN層；j)光刻形成LED顆粒；k) LED顆粒與外部引線鍵合。本發明的有益效果是將邊緣的Si襯底作為其他半導體器件的襯底使用，可以節約材料成本，同時拓展了太陽電池及其他半導體器件的應用範圍。同時本發明將LED及太陽電池集中在一個產品中，可以在有外部光源的情況是將光轉換為電，存儲在電容或外部儲能器件中，在外部無光源或光源較弱時，將之前的存儲電能通過LED轉變為光能。
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明；圖1是本發明的結構原理示意圖；圖2是本發明的背面狀態圖；圖3是本發明的正面狀態圖；圖4是本發明的工藝流程圖；圖5是應用本發明的系統流程圖；圖中，l.Si襯底；2.太陽能電池片；3.半導體級Si薄膜；4. GaN層；5. LnGaN層， 6. LED器件。
具體實施例方式如圖1、2和3所示，一種集成發光器件和太陽電池片的半導體結構，包括太陽能級 Si襯底1，在Si襯底1的中間區域製成太陽能電池片2，在剩下的邊緣Si襯底1上設置半導體級Si薄膜3，在半導體級Si薄膜3依次生長GaN層4和LnGaN層5，並通過光刻製成 LED器件6。如圖4所示，該集成發光器件和太陽電池片的半導體結構的製作方法，具有如下步驟具有如下步驟a)在太陽能級Si襯底1的正面制絨，以形成絨面結構，增加光的入射；b)在Si襯底1的正面擴散，形成P-N結；c)正面去PSG，PSG為擴散時引入的副產物，需要去除；d)正面減反射膜製備，具體為用PECVD方法形成SiNx減反射薄膜；e)正、反面金屬化掩膜製備，其作用是避免金屬化過程中影響到LED的襯底性能， 同時保證背面金屬化區域和背面金屬化區域一一對應；f)正、反面金屬化，正面金屬化具體為使用絲網印刷銀漿的方法形成正電極圖形並燒結形成正電極，背面金屬化具體為背面印刷AL漿並燒結；g)背面的太陽電池的旁邊外延半導體級Si薄膜3 ；h)在半導體級Si薄膜3上生長GaN層4，GaN層4是LED結構的基極材料；i)在半導體級Si薄膜3上生長LnGaN層5 ；LnGaN層5是LED結構的發射極材料；j)光刻形成LED顆粒，光刻是形成LED晶粒的必備工藝，也是底部GaN引出金屬引線的必須步驟。k) LED顆粒與外部引線鍵合。如圖1和5所示，本集成發光器件和太陽電池片的半導體結構與基於DSP的控制器MCU連接，控制器MCU與外部光強傳感器連接，當有足夠光照時控制器MCU控制本集成發光器件和太陽電池片的半導體結構中的太陽能電池部分發電，LED器件6發光，並將多餘能量存儲在蓄電池中或併網發電，在無光照時由控制器MCU控制由蓄電池帶動LED供電。
以將本發明應用於太陽能幕牆為例，將由本發明的集成發光器件和太陽電池片的半導體結構構成的太陽能幕牆設置在建築物的外表面或屋頂，在光照時由控制器MCU控制太陽能幕牆發電、發光，多餘能量存儲在蓄電池中或併網發電。在無光照時由控制器MCU控制由蓄電池帶動LED器件6。
權利要求
1.一種集成發光器件和太陽電池片的半導體結構，其特徵是包括太陽能級Si襯底， 在Si襯底的中間區域製成太陽能電池片，剩下的邊緣si襯底作為LED器件的襯底，在上面製作LED器件。
2.據權利要求1所述的集成發光器件和太陽電池片的半導體結構，其特徵是在剩下的邊緣Si襯底上設置半導體級Si薄膜，在半導體級Si薄膜依次生長GaN層和LnGaN層， 並通過光刻製成LED器件。
3.據權利要求1所述的集成發光器件和太陽電池片的半導體結構的製作方法，其特徵是具有如下步驟a)在太陽能級Si襯底的正面制絨；b)在Si襯底的正面擴散，形成P-N結；c)正面去PSG；d)正面減反射膜製備；e)正反面金屬化掩膜製備；f)正反面金屬化；g)背面外延半導體級Si薄膜；h)背面生長GaN層；i)背面生長LnGaN層； j)光刻形成LED顆粒； k)LED顆粒與外部引線鍵合。
全文摘要
本發明涉及一種集成發光器件和太陽電池片的半導體結構及其製作方法，該半導體結構包括太陽能級Si襯底，在Si襯底的中間區域製成太陽能電池片，剩下的邊緣Si襯底作為LED器件的襯底，在上面製作LED器件。其具體步驟為在太陽能級Si襯底的正面制絨；在Si襯底的正面擴散，形成P-N結；正面去PSG；正面減反射膜製備；正反面金屬化掩膜製備；正反面金屬化；背面外延半導體級Si薄膜；背面生長GaN層；背面生長LnGaN層；光刻形成LED顆粒；LED顆粒與外部引線鍵合。本發明的有益效果是將邊緣的Si襯底作為其他半導體器件的襯底使用，可以節約材料成本，同時拓展了太陽電池及其他半導體器件的應用範圍。
文檔編號H01L21/784GK102403332SQ20111040531
公開日2012年4月4日 申請日期2011年12月8日 優先權日2011年12月8日
發明者許庭靜 申請人:常州天合光能有限公司