專利名稱：：光電有源半導體材料以及光電池的制作方法
技術領域：
：本發明涉及光電池(photovoltaiccell)以及包括在其中的光電有源(photovoltaicallyactive)半導體材料。
背景技術：
：光電有源材料是將光轉換為電能的半導體。這種轉換的基本原理長期以來已經是^^知的并且在工業上得到應用。工業應用的太陽能電池大部分基于晶體硅(單晶或多晶)。在p與n導電硅之間的邊界層中，入射光子激發半導體的電子，以致電子從禁帶提升至導帶中。價帶與導帶之間的能隙高度限制了太陽能電池的最大可能效率。在采用硅的情形中，對于日光照射，該效率大約為30%。另一方面，由于部分載流子通過各種過程進行復合，實際中得到的效率大約為15%,因此不能得到應用。DE10223744Al公開了可替換的光電有源材料與包含這些材料的光電池，其顯示出達到一個降低的程度的效率降低損失機制。硅的能隙為約l.leV，從而具有非常良好的應用價值。盡管降低能隙的大小會導致更多的載流子被傳送到導帶中，電池電壓卻變低了。相應地，盡管在大能隙下獲得較高的電池電壓，卻可得到較低的可用電流，這是因為存在較少的用于、M的光子。為了獲得較高的效率，提出了許多配置，例如在串聯電池中將具有不同能隙的半導體串聯的配置。然而，由于其復雜的結構，很難經濟地實現。一種新的構思包括在能隙內產生中間能級(向上轉換(up-conversion))。在例如Proceedingsofthe14thWorkshoponQuantumSolarEnergyConversion畫Quantasol2002，March,17-23，2002，Rauris,Salzburg，Austria，"Improvingsolarcellsefficienciesbytheup-conversion"，TI.Trupke，M.A.Green,P.Wiirfel中或"IncreasingtheEfficiencyofIdealSolarCellsbyPhotonInducedTransitionsatintermediateLevels",A.LuqueandA.Marti，Phys.Rev.Letters,Vol.78，No.26,June1997，5014-5017中描述了這種構思。1.995eV的帶隙與0.713eV的中間能級的能量給出了63.17%的計算最大效率。例如，對于Cd,-yMnyOxTd-x或Zn^Mi^OyTeLy系統，已經利用光i普方法確認了這樣的中間能級。這在"BandanticrossingingroupII-(VVI,.xhighlymismatchedalloys:Cdi-yMnyOxTe^quaternariessynthesizedbyOionimplantation",W.Walukiewiczetal.,Appl.Phys.Letters，Vol.80，No.9，March2002，1571-1573中以及"SynthesisandopticalpropertiesofII-O-VIhighlymismatchedalloys",W.Walukiewiczetal.,J.Appl.Phys.Vol.95,No.ll，June2004，6232-6238中有所描述。在這些研究中，通過用負電性顯著較強的氧離子取代陰離子晶格中的部分碲陰離子，提高帶隙中希望的中間能級。在這種情況下，通過薄膜中的離子注入，使得碲^皮氧取代。這類物質的顯著缺點是氧在半導體中的溶解度極低。在Appl.Phys，Letters,Vol.80中的上述公開中，給出了1017O/cm3的值。結果，例如其中y大于0,0001的化合物Zih-xMnxTq-yOy是熱力學不穩定的。因此，相應的專利申請WO2005/055285A2提出了用O+離子轟擊薄膜層且隨后用脈沖KrF激光在38ns內熔解氧，以使氧"錨定(anchor)"在晶格中(脈沖激光熔解)。成分為Zn。.88MnQ.12Te的碲化物在那里被注入有3.3原子％的0+。利用該方法獲得的材料最終在最高達350t:下穩定。然而，WO2005/055285A2沒有示出0+離子注入的化學過程。根據Zn088Mn。12Te+0+—Zn。.88Mn。,12TelxOx+Te+，應釋放出(正)Te離子，從化學觀點看，這幾乎是不可能的。沒有陳述碲是否被釋放以及其在哪里保持。僅僅陳述了由于Mn濃度應促進氧的注入而使部分ZnTe被MnTe取代。實際上，所給出的說明是不完整的，即使能達到具有中間帶的更有效光電池的目的，也^艮難達到該目的。
發明內容本發明的一個目的是提供一種用于具有高效率與高性能的光電池的光電有源半導體材料。特別地，本發明另一個目的是提供一種可替換的熱力學穩定的光電有源半導體材料，該光電有源半導體材料在能隙中包括中間能級。根據本發明，該目的是通過一種包括碲化鋅晶格的光電有源半導體材料實現的，其中碲化鋅晶格中的ZnTe被0.01-10摩爾％,優選0.1-10摩爾%，特別優選0.03-5摩爾％，更特別優選0.5-3摩爾％的CoTe取代，從而在碲化鋅晶格中，Te被0,01-30摩爾％，優選0.5-10摩爾％的氧所取代。非常出乎意料地，發現如果碲化鋅晶格中包括碲化鈷，則氧被結合到碲化鋅晶格中。從而，碲化鋅中的鈷量優選為0.01至10原子％，更優選為0.5至3原子％。具有相應鈷量的碲化鋅包含分子氧，從而根據式(I)釋放單質碲。Zn,—xCoxTe+y/202—ZnlxCoxTelyOy+yTe(I)因而，不形成氧化鋅。通過與碲一起形成金屬碲化物的材料的金屬層，促進該反應，半導體材料與該金屬碲化物接觸，從而，該金屬層的材料與在被氧取代時在半導體材料中釋放的碲化物一起，形成碲化物。例如，該金屬層可以是光電池的金屬背接觸，從而該背接觸的金屬與所釋放的碲一起在中間層中形成碲化物。作為在金屬層中，特別是在背接觸中的金屬，特別優選Ag、Zn、Mo、W、Cr、Cu、Co或Ni。更優選地，4吏用包舍綽的金屬層。考慮到光電池的背接觸的該附加功能，為了不顯著增大電池電阻，所形成的碲化物提供高導電性(金屬或p導電)是重要的。根據由在金屬邊界層處的反應所產生的濃度梯度，碲在背接觸的方向上在半導體材料中擴散。由于0.2eV的低帶隙，單質碲實際上吸收所有入射光，這會使得光電池不可使用，因此，需要碲在背接觸的方向上在半導體材料中擴散。根據其性質以形成對碲的引流(drain)，金屬層的種類，特別是背接觸的種類，對于在碲化鋅晶格中氧的結合是重要的。在給定的沉積溫度或氧化溫度下，金屬層的(例如背接觸的)金屬相對于單質碲活性越強，在碲化鋅晶格中就結合越多的氧。這樣，金屬層(背接觸)的種類決定在帶隙中中間帶的形成和排列。如下設置根據式(I)的反應所處的優選溫度。優選溫度在室溫至400'C的范圍內，特別優選在250C至350r的范圍內。氧氣的分壓可以在0.001Pa至l()Spa的范圍內。這樣，例如，可以使用105Pa下的空氣。反應時間優選為0.1至100分鐘，更優選為1至20分鐘。根據本發明的一個實施例，根據本發明的光電有源半導體材料的晶格中的碲化鋅中的ZnTe被0至30摩爾。/。的選自MgTe和MnTe的至少一種化合物所取代。在本發明的上下文中，在一組中兩種或多種化合物的情況下，選自該組的至少一種化合物的x至y摩爾。/。(例如，其中x-0且y-10)的式中，可以包括x至y摩爾％的這些化合物中的每一種。通過將鎂和/或錳結合到ZnTe晶格中，總帶寬增大。該增大分別為約O.leV/10摩爾％的MgTe和約0.043eV/10摩爾％的MnTe。ZnTe的帶寬具有約2.25eV的值。其中50摩爾％被MgTe或MnTe所取代的碲化鋅半導體分別提供約2.8eV或約2.47eV的帶隙寬度。對于根據本發明的半導體材料，通過鎂或錳對帶隙的增大是可能的。然而，根據本發明的光電有源半導體材料優選不具有帶隙增大(o摩爾％的ZnTe被MgTe和MnTe所取代)。根據本發明的一個優選實施例，光電有源半導體材料的碲化鋅晶格中的ZnTe被0至10摩爾％，優選0.5至10摩爾％的Cu2Te、Cu3Te或CuTe所取代。根據本發明的一個更優選實施例，光電有源半導體材料的碲化鋅晶格中的Te被O至10摩爾％，優選0.5至10摩爾。/。的N和/或P所取代。通過用銅、磷或氮摻雜，提高碲化鋅的電導率。這也應用于才緣本發明的光電有源半導M料。電活性的提高對于在光電池中光電有源半導體材料的使用是有利的。此外，本發明涉及一種具有碲化鋅晶格的半"H^t料，其中所述碲化鋅晶格中的ZnTe被下列物質所取代0.1至10摩爾y。的CoTe，參0至10摩爾。/o的Cii2Te、Cu3Te或CuTe，以及*0至30摩爾％的選自MgTe和MnTe的至少一種化合物。在該半導體材料中，碲可以被0至30摩爾。/。的氧所取代，以制造根據本發明的光電有源半導>(^#料。本發明還涉及一種包樹緣本發明的光電有源半導^#料的光電池。優選地，提供具有光電有源半^Wt料的光電池，其中所述光電有源半導^#料包括碲化鋅晶格，所述碲化鋅晶格中的ZnTe被下列物質所取代0.01至10摩爾％，優選0.1至10摩爾％，更優選0.3至5摩爾％，特別更優選0.5至3摩爾％的CoTe,,0至10摩爾。/。的Cu2Te、Cu3Te或CuTe，以及*0至30摩爾％的選自MgTe和MnTe的至少一種化合物，其中Te被下列物質所取代0.1至30摩爾％,優選0.5至10摩爾％的氧，觸。上面描述了背接觸的功能。本發明的光電池具有這樣的優點，即所使用的本發明的光電有源半導體材料在最高達40ox:下是穩定的。此外，由于在光電有源半導體材料的能隙中產生了中間能級，本發明的光電池具有大于15。/。的高效率。在沒有中間能級的情況下，則只有具有至少能隙的能量的光子、電子或載流子才可以從價帶上升到導帶中。較高能量的光子也對效率有貢獻，其中超過帶隙的能量的超出量作為熱量而損失。在有存在于本發明所使用的半導體材料中的中間能級且該中間能級可以凈皮部分占據的情況下，更多的光子可以有助于、M。本發明的光電池優選具有這樣的結構，該結構包括由本發明的光電有源半導體材料構成的P導電吸收器層，該吸收器層位于背接觸的材料上。p導電半導體材料的該吸收器層鄰接實質上不吸^射光的作為窗口的n導電接觸層，優選n導電透明層，該n導電透明層包含選自氧化銦錫、摻氟的氧化錫、摻銻、滲家、摻銦、或摻鋁的氧化鋅的至少一種半導體材料。入射光在p導電半導體層中產生正電荷與負電荷。空穴在p區中擴散到背接觸。在根據本發明的p導電吸收器與背接觸之間的界面處，這些空穴與離開背接觸的電子復合。電子擴散通過n導電窗口層至漏極(drain)，通過電路，然后ii^背接觸。其上設置有吸收器層的背接觸的材料優選包含選自Cu、Ag、Zn、Cr、Mo、W、Co和Ni的至少一種元素，更優選Zn。已知特別是摻鋁的氧化鋅非常適合作為碲化鋅的窗口層("StudiesofsputteredZnTefilmsasinterlayerfortheCdTethinfilmsolarcell",B.SpSth,J.Fritsche，F.SSuberlich，A.Klein,W.Jaegermann，ThinSolidFilms480-481(2005)204至207)在本發明的一個優選實施例中，根據本發明的光電池被設置作為具有中間帶的光電池，其中根據合成物Zn，+zCoxMezTei—yOy來設置所述吸收器，其中x=0.001至0.05;z=0J0.4;y-0.001至0.3，以及Me-Mg、Mn和/或Cu。在本發明的光電池的一個優選實施例中，光電池包括導電襯底、由厚度為0.1至20nm、優選0.1至l(Him、特別優選0.3至3nm的本發明的光電有源半導體材料構成的p層，以及由厚度為0.1至20nm、優選0.1至10nm、特別優選0.3至3jim的n導電半導體材料構成的n層。襯底優選為涂有導電材料的玻璃片(sheet)、柔性金屬箔或柔性金屬片。柔性襯底與薄光電有源層的結合的優點是不必使用復雜且因此而昂貴的支撐(s叩port)來安裝包括本發明的光電池的太陽能模塊。這種柔性使得彎曲成為可能，從而可以使用非常簡單和廉價的、不必是剛性的且抗彎曲的支撐結構。作為優選的柔性襯底，在本發明中可以使用不銹鋼片。本發明還提供一種包含碲化鋅半導體材料的濺射靶，其中ZnTe被下列物質取代*0.01至10摩爾％，優選0.1至10摩爾％,更優選0.3至5摩爾％，最優選0.5至3摩爾％的CoTe，.0至10摩爾o/o的Cu2Te、Cii3Te或CuTe，以及0至30摩爾％的選自MgTe和MnTe的至少一種化合物。該濺射靶可用于濺射由本發明的光電半導體材料構成的半導體材料層，其中例如由于包含在濺射靶中的元素的不同揮發性，該層的組分能夠偏離濺射靶的組分。此外，可以將另外的濺射靶，例如由銅構成的共濺射靶，用于使用本發明的濺射耙的'減射中，和/或可以通過反應'減射將另外的元素引入所濺射的層中。本發明還提供一種制造本發明的光電有源半導體材料和/或根據本發明的光電池的方法，其中本發明的光電有源半導體材料層通過選自、減射、電化學沉積、無電沉積、物理氣相沉積(蒸鍍)、化學氣相沉積和激光燒蝕的至少一種沉積工藝在與碲一起形成金屬碲化物的材料的層上制成。通常，可以使用本領域技術人員已知的制造光電有源半導體材料的每一種方法。優選地，根據用于在含氧氣氛中用氧來取代半導體材料的晶格中的碲的本發明方法，使用光電有源半導體材料的層。優選地，所產生的光電有源半導體材料層的厚度為0.1至20nm、優選0.1至10nm、特別優選0,3至3fmi。該層通過選自'減射、電化學沉積、無電沉積、物理氣相沉積、化學氣相沉積或激光燒蝕的至少一種沉積方法制成。術語"賊射"指一種工藝，其中包含約10至10000個原子的簇通過加速離子而被撞擊出作為電極的'減射靶，且撞擊出來的材料沉積在襯底上。通射制成，這是因為濺射形成的層的質量較好。然而，也可以在合適的襯底上進行鋅和鈷，以及如果合適，Mg和/或Mn和/或Cu的沉積，并隨后在低于400。C的溫度下在存在氫氣的條件下與Te蒸氣反應。此外，電化學沉積ZnTe以形成一層并隨后用鈷摻雜該層以制造根據本發明的光電有源半導體材料也是合適的。特別優選的是在被抽空的融凝石英容器中合成碲化鋅期間引入鈷。這里，鋅、碲、以及鈷、或者鈦和鈷的混合物、以及如果合適，鎂和/或錳和/或銅被引入融凝石英容器中，融凝石英容器被抽空并在真空下火焰密封。然后在爐中首先將融凝石英容器快速加熱至約400。C，這是因為在Zn和Te的熔點以下不發生反應。然后以20至100°C/h的速率將溫度較緩慢地升高到800至1300'C，優選1100至1200。C。在該溫度下形成固態;微結構。為此所需的時間是1至100小時，優選5至50小時。然后進行冷卻。在不存在濕氣的條件下，將融凝石英容器的內容物破碎成0.1至lmm的顆粒尺寸，然后例如在球磨機中將這些顆粒粉碎成1至30nm、優選2至20nm的顆粒尺寸。'減射耙由所得到的粉末通過在300至1200。C、優選400至700。C的溫度和5至500MPa、優選20至200MPa的壓力下熱壓制成。加壓時間為0.2至10小時，優選1至3小時。在本發明的方法的一個優選實施例中，光電有源半導體材料通過使用包含光電有源半導體材料的'減射靶進行'減射制成，該賊射靶的光電有源半導體材料包含碲化鋅晶格，在碲化鋅晶格中，ZnTe被下列物質取代.0.01至10摩爾％，優選0.1至10摩爾％，更優選0.3至5摩爾％，最優選0.5至3摩爾°/。的CoTe，*0至10摩爾％的Cu2Te、Cii3Te或CuTe，以及*0至30摩爾％的選自MgTe和MnTe的至少一種化合物。在本發明的方法的另一優選實施例中，通過在含氮、含氨或含磷化氬的濺射氣氛中進行的反應濺射，將氮或磷引入光電有源半導體材料的層中。氮或磷(為了增大本發明的光電有源半導體材料的電導率)的比例由賊射參數確定。特別優選地，通過反應濺射，將氮引入光電有源材料的層中。(R.G.et.al:RFsputteredfilmsofCu-dopedandN-dopedZnTe，1994，IEEE,Vol.1，page354-356)。在本發明的方法的一個實施例中，通過共濺射銅靶與包含本發明的光電有源半導體材料的靶，將銅引入光電有源半導體材料的層中。可以通過在與Co摻雜的ZnTe濺射的同時共濺射銅靶來施加銅，例如該銅的0.5至10摩爾％的含量能夠增大本發明的光電有源半導體材料的電導率。在共濺射的情況下，銅的比例也是由濺射參數確定的。然而，銅也可以在開始時被引入耙組分。這里，例如，賊射靶中0.5至10摩爾％的鋅被銅取代。在制造本發明的光電有源半導體材料和/或根據本發明的光電池的本發明的方法的一個優選實施例中，通過以下步驟a)、b)、c)來制造濺射乾，該'減射靶包含碲化鋅晶格，在碲化鋅晶格中，ZnTe被下列物質取代-0.01至10摩爾％，優選0.1至10摩爾％，更優選0.3至5摩爾％,最優選0.5至3摩爾％的CoTe，*0至10摩爾％的Cu2Te、Cii3Te和CuTe，以及*0至30摩爾％的選自MgTe和MnTe的至少一種化合物，a)在被抽空的融凝石英管中，在洲0。C至1300'C、優選1100至1200°C的溫度下，使Zn、Te與Co、以及如果合適，選自Mg和Mn的至少一種元素、以及如果合適，Cu進行反應，持續1至100小時、優選5-50小時的時間，以提供一材料，b)在基本上不包含氧和水的條件下冷卻之后，研磨該材料，以提供其顆粒尺寸為lnm至30jim、優選2至20nm的粉末，以及c)在S00。C至1加0。C、優選400卩至，0。C的溫度下，在5至500MPa、優選20至200MPa的壓力下，熱壓該粉末，持續0.2至10小時、優選1至3小時的加壓時間，以提供濺射靼。然后，將這樣制成的濺射靶用于濺射由本發明的光電有源半導體材料構成的層，或者在該層中用O來取代Te，以制造本發明的光電有源半導體材料，從而該層可以在根據本發明的光電池中用作吸收器層。根據本發明，可以以不同的方式提供在具有碲化鋅晶格的半導體材料中用O對Te的取代，在該碲化鋅晶格中，ZnTe被O.Ol至10摩爾％，優選O.l至10摩爾％，更優選0.3至5摩爾°/。，最優選0.5至3摩爾％的CoTe所取代。根據本發明的一個優選實施例，制造具有碲化鋅晶格的半導體材料的層，在該碲化鋅晶格中，ZnTe被O.Ol至10摩爾％的CoTe、0至10摩爾%的Cu2Te、Cii3Te或CuTe，以及0至30摩爾％的選自MgTe和MnTe的化合物所取代。在0.01Pa至105Pa的氧氣分壓下，使該層保持在室溫至400'C之間、優選250至350X:之間的溫度下，持續0.1至100分鐘之間的時間，以使半導體材料的晶格中的碲被O.l至30摩爾。/。的氧所取代。根據本發明的方法的另一實施例，通過在含氧的濺射氣氛中的'減射，將氧引入根據本發明的光電有源半導體材料的層中。為了加熱半導體材料以用O取代Te，例如，可以通過與被加熱表面的熱接觸或者通it^背面加熱，在空氣中加熱包括襯底、背接觸和吸收器的配置，或者可以通過例如利用卣素燈的熱輻射在希望的溫度下"&置該配置。溫度M應參數即溫度、氧氣分壓和持續時間中最關鍵的參數。溫度應在室溫至400匸之間、優選在250至350t:的范圍內。在這些溫度下，用氧對碲的交換快速進行。實質上，持續時間是為提供單質碲經過ZnTe層擴散到金屬層，例如擴散到背接觸所必需的。這可以通過在惰性氣體，優選氬中短暫化學反應之后加熱所述配置而提供。這樣，阻止了最終不希望的高程度的取代。根據本發明方法的一個實施例，在發生用氧取代半導體材料的晶格中的碲所處的反應條件之后，隨后在惰性氣氛中，將光電有源半導體材料的層設置在250至350'C之間的溫度，持續時間為0.1至10分鐘之間，以實現在半導體材料中的碲向與碲一起形成金屬碲化物的材料的擴散。然而，例如通過在濺射工藝期間向濺射氣氛中添加少量氧氣，在施加半導體材料(吸收器層)期間已實現取代反應也是可以的，其中、減射氣氛通常為在約1Pa的壓力下的氬。相對于氬，所添加的氧氣量優選在0.01至5%之間，更優選在0.1至1%。由于省略了一個工藝步驟，該"反應賊射工藝"比單獨的氧化更經濟。通常，在施加半導體材料期間，襯底,b口熱到200至350t:的溫度，以沉積盡可能為晶體的吸收器層。該溫度用于取代反應。也可以通過本領域技術人員已知的方法施加該半導體層(吸收器層)，并且在施加窗口層之前，可以將該半導體層(吸收器層)暴露于含氧的氣氛中，以提供取代反應。這是非常有利的，因為通常在含氧氣氛中施加通常為氧化物的窗口層，以防止在窗口層中氧的任何損失。通過使用附圖來示例本發明。圖1示出根據本發明的光電池的一個實施例的結構，其包括由根據本發明的光電有源半導體材料構成的吸收器層。具體實施例方式圖1中所示的光電池包括多個層，所述多個層^殳置在例如由玻璃制成的襯底1上。在所示的實施例中，背層2位于襯底1上。該背接觸2包括背接觸材料，該背接觸材料可與碲一起形成金屬碲化物。例如，背接觸2是由與鋅層疊的鉬形成的背接觸。在背接觸2上，設置由根據本發明的光電有源半導體材料構成的p導電吸收器層。在吸收器層3的半導體材料的碲化鋅晶格中，ZnTe被0.01至10摩爾％的CoTe取代，并且Te#皮0.1至30摩爾。/。的氧取代。在p導電吸收器層3上，設置n導電透明層4，該n導電透明層4包含氧化銦錫、摻氟的氧化錫、摻銻的氧化鋅、滲家的氧化鋅、或摻鋁的氧化鋅。n導電透明層4通過負載5連接到背接觸2，如圖中示意示出的。在制造p導電吸收器層的過程中，所使用的半導體材料的碲化鋅晶格中的碲被氧所取代。所釋放的碲在吸收器層3中朝向背接觸2的方向擴散。背接觸2的金屬與碲一起在中間層6中形成碲化物。這樣，防止了單質碲對入射光的吸收。入射光子7在p-n結8的區域中產生自由載流子(電子空穴對9)。在不同方向上在空間電荷區中這些自由載流子被電場加速。負載5可以使用由此產生的電流。實例執行這些實例，其中組分為Zn。,99Co。.(nTe。為此，將純度超過99.99。/。的每一種元素稱重放入融凝石英管中，通過在減壓下加熱而去除殘余濕氣，并且在減壓下火焰密封該管。在傾斜的管式爐中，將該管在60小時的時間內從室溫加熱至1200°C,并且在1200。C的溫度下保持10小時。然后關掉該爐并使其冷卻。冷卻后，在氬氣中打開石英管，并且在瑪瑙研缽中將所產生的碲化物研磨成約lmm至5mm的碎片(piece)。最后，將研磨后的材料放入行星式球磨機(planetspheremill)的研磨罐中。通過n-辛烷灌注該粉末體，隨后添加直徑為20mm的穩定二氧化鋯的研磨球。研磨球的體積份(volumeportion)為約60%。研磨罐在氬氣中被封閉，并且該批料(batch)被研磨24小時，從而將碲化物研磨成2至30fim的顆粒尺寸。分離研磨球，并且在最高達180t;的溫度下在氬氣中將n-辛烷從碲化物粉末中蒸餾出來。將干燥后的碲化物粉末放入內徑為2英寸(約51mm)的熱壓的石墨基質(matrix)中。附接活塞(piston)，將該材料加熱至600匸，隨后施加5000牛頓/112的壓力。在冷卻后，得到具有3mm厚度的灰色圓盤，其具有紅色光澤。使用銦將由此獲得的濺射耙接合到由銅制成的支撐板上，從而提供實際的'賊射耙。為了制造不同的背接觸，將層厚度為約ljim的金屬Cn、Ag、Zn、Cr、Mo、W、Co或Ni濺射到玻璃板上。在各自的背接觸上，使用如上所述設置的靶，濺射層厚度為約lnm的組分為Zno.99Co(UHTe的層。為了用氧取代碲，將如上制成的層結構的玻璃背面放在加熱板上，該加熱板已經在空氣中持續5分鐘被加熱到350'C，并且，通過紅外溫度計控制表面溫度。在約20秒之后，達到約320至330r。以相同的方式處理不具有背接觸的坯料(blank)樣品。紅色坯料^^羊品的顏色幾乎立即改變為黑色，并且在XRD分析中，除了ZnTe之夕卜，還檢測到單質碲。使用反射-IR-i普測量法測量帶隙的位置，并提供以下數值<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>參考標號1襯底2背接觸3p導電吸收器層4n導電層5負載6中間層7光子8p-n結9電子空穴對權利要求1.一種光電有源半導體材料，包括碲化鋅晶格，其中，所述碲化鋅晶格中的ZnTe被下列物質取代·0.01至10摩爾％的CoTe，·0至10摩爾％的Cu2Te、Cu3Te或CuTe，以及·0至30摩爾％的選自MgTe和MnTe的至少一種化合物，其中Te被下列物質取代·0.1至30摩爾％的氧。2.根據權利要求1的光電有源半導體材料，其中，所述碲化鋅晶格中的Te被0至10摩爾％的選自N和P的至少一種元素所取代。3.—種光電池，包括光電有源半導體材料，所述光電有源半導體材料包括碲化鋅晶格，其中，所述碲化鋅晶格中的ZnTe被下列物質取代0.01至10摩爾％的CoTe，0至10摩爾％的Cu2Te、Cii3Te或CuTe，以及0至30摩爾％的選自MgTe和MnTe的至少一種化合物，其中Te被下列物質取代0.1至30摩爾％的氧，其中所述光電池還包括由背接觸材料構成的背接觸，所述背接觸材料與碲一起形成金屬碲化物。4.根據權利要求3的光電池，其中，所述背接觸材料包含選自Cu、Ag、Zn、Cr、Mo、W、Co和M的至少一種元素。5.根據權利要求3或4的光電池，其中，所述碲化鋅晶格中的Te被O至10摩爾。/。的選自N和P的至少一種元素所取代。6.根據權利要求3至5中任一項的光電池，包括由所述光電有源半導體材料構成的至少一個p導電吸收器層，其中所述吸收器層設置在所述背接觸材料上。7.根據權利要求3至6中任一項的光電池，包括n導電透明層，所述n導電透明層包含選自氧化銦錫、摻氟的氧化錫、摻銻的氧化鋅、滲家的氧化鋅以及摻鋁的氧化鋅的至少一種半導體材料。8.根據權利要求3至7中任一項的光電池，包括由所述光電有源半導體材料構成的至少一個p導電層、至少一個n導電層以及一襯底，所述襯底是涂有導電材料的玻璃片、柔性金屬箔或柔性金屬片。9.一種用于制造根據權利要求1或2的光電有源半導體材料或者根據權利要求3至8中任一項的光電池的方法，其中，通過選自濺射、電化學沉積、無電沉積、物理氣相沉積、化學氣相沉積和激光燒蝕的至少一種沉積方法，制造所述光電有源半導體材料的層，其中所述光電有源半導體材料的材料與碲一起形成金屬碲化物。10.根據權利要求9的方法，其中，為了用氧來取代所述半導體材料的晶格中的碲，在含氧氣氛中進行所述光電有源半導體材料的層的制造。11.根據權利要求9或10的方法，其中，將包含光電有源半導體材料的濺射靶用于賊射，其中所述光電有源半導體材料包括碲化鋅晶格，所述碲化鋅晶格中的ZnTe被下列物質取代0.01至10摩爾％的CoTe，'0至10摩爾％的Cu2Te、Cii3Te或CuTe,以及0至30摩爾。/。的選自MgTe和MnTe的至少一種化合物。12.根據權利要求9至11中任一項的方法，其中，通過在含氧氣氛中的濺射，將氧引入所述光電有源半導體材料的層中。13.根據權利要求9至12中任一項的方法，其中，通過在含氮、含氨或含磷化氫的濺射氣氛中的反應濺射，將氮或磷引入所述光電有源半導體材料的層中。14.根據權利要求9至13中任一項的方法，其中，通過共濺射銅乾與包含所述光電有源半導體材料的靶，將銅引入所述光電有源半導體材料的層中。15.根據權利要求9至14中任一項的方法，其中，制造厚度為0.1pm至20nm的所述半導體材料的層。16.根據權利要求9至15中任一項的方法，其中，通過以下步驟a)、b)和c)來制造'減射靶，所述濺射靶包括碲化鋅晶格，所述碲化鋅晶格中的ZnTe被下列物質取代0.01至10摩爾％的CoTe，0至10摩爾％的Cu2Te、Cii3Te或CuTe，以及0至30摩爾％的選自MgTe和MnTe的至少一種化合物，a)在被抽空的融凝石英管中，在800'C至1300。C的溫度下，使Zn、Te和Co、以及如果合適，Cu進行反應，持續1至100小時的時間，以提供一材料，b)在基本上不包含氧和水的條件下在冷卻之后，研磨所述材料，以提供顆粒尺寸為lnm至30jtm的粉末，以及c)在300。C至100。C的溫度和5至500MPa的壓力下，熱壓所述粉末，持續0.2至10小時的加壓時間，以提供所述'減射乾。17.根據權利要求9至16中任一項的方法，包括以下步驟制造半導體材料的層，所述半導體材料包括碲化鋅晶格，其中所述碲化鋅晶格中的ZnTe被下列物質取代0.01至10摩爾。/o的CoTe、0至10摩爾。/o的Cii2Te、Cii3Te或CuTe、以及0至30摩爾％的選自MgTe和MnTe的至少一種化合物，以及在室溫至400X:之間的溫度下，在0.01Pa至105Pa的氧分壓下，保持所述層，持續時間為0.1至100分鐘，以用0.1至30摩爾。/。的氧取代所述半導體材料的晶格中的碲。18.根據權利要求9至17中任一項的方法，其中，在使得發生所述半導體材料的晶格中的碲被氧取代的反應條件之后，在250至350'C之間的溫度下，在惰性氣氛中，保持所述光電有源半導體材料的層，持續時間為0.1至10分鐘，以實現在所述半導體材料中碲的擴散，其中所述半導體材料與碲一起形成金屬碲化物。全文摘要本發明涉及一種光電有源半導體材料與一種包括光電有源半導體材料的光電池，其中該光電有源半導體材料包含由碲化鋅構成的晶格，并且在碲化鋅晶格中，ZnTe被0.01至10摩爾％的CoTe、0至10摩爾％的Cu<sub>2</sub>Te、Cu<sub>3</sub>Te或CuTe、以及0至30摩爾％的選自MgTe與MnTe的至少一種化合物所取代，以及其中，在碲化鋅晶格中，Te被0.1至30摩爾％的氧所取代。該光電池還具有背接觸，該背接觸由與碲形成金屬碲化物的背接觸材料構成。文檔編號H01L31/0296GK101351894SQ200680050332公開日2009年1月21日申請日期2006年12月18日優先權日2006年1月3日發明者H-J·施特策爾申請人:巴斯夫歐洲公司