專利名稱：用于光伏器件的多頻帶半導體組合物的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于光伏器件的新材料，更具體涉及用于高能量轉換效率太陽能電池的多頻帶半導體。
背景技術：
適合用于光伏器件的各種材料是眾所周知的，例如四面體的非晶態半導體(舉例來說，非晶硅、非晶硅鍺和非晶碳化硅)以及包括IV族(Si)、II-VI族化合物半導體(舉例來說，CdTe)和III-V族化合物半導體(舉例來說，GaAs, GaInP, GaAlAs)的多晶和單晶半導體。傳統的太陽能電池使用通過將雜質離子注入或熱擴散到硅(Si)或砷化鎵(GaAs)的單晶基體中或者通過雜質摻雜層在這種單晶基體上的外延生長而形成的Pn結。然而，這種單結太陽能電池只具有有限的效率，這是因為它們對全部太陽光譜的有限部份都是敏感的。通過使用與具有對太陽光譜的不同部分敏感的不同能帶的半導體所形成的大量p/n結可以提高效率。這個概念在多結或串接太陽電池(J.M.01son，T.A.Gessert，M.M.AlJasim，Proc.18th IEEE Photovoltaic Specialists Conference,552, Las Vegas, Oct. 21-25,1985，其全部內容并入本文作為參考)如GaAs/GInP雙結或Ge/GaAs/GalnP三結電池中得以實現。在這種電池的最先進型中已經達到37%的能量轉換效率。設計的復雜性和高的制造成本限制了這種電池在太空技術上的應用(M. Yamaguchi, Solar Energy Mat. & SolarCells，75，261(2003))。其它改進太陽能電池效率的方法基于多頻帶半導體的概念(M. Wolf，Proc. IRE,48，1246 (1960)以及 A. Luque, A. Marti.，Phys. Rev. Lett.，78，5014 (1997))。人們已經假設，可以使用一個具有多個吸收來自太陽光譜不同部分光子的吸收邊緣的半導體來代替使用幾個具有不同帶隙的半導體。高效率太陽能電池的這種設計最重要的優點在于它們只需要一個單一的p/n結，從而大大簡化電池設計并且降低生產成本。理論上已經預測，在使用具有優化的三條和四條能帶的材料所制造的太陽能電池中，可以分別得到高達63%和72%的理想的能量轉換效率。能夠用于太陽能電池的多頻帶半導體的實際實現是相當困難的。曾有一些努力想引入大濃度的能夠在標準半導體如Si或GaAs的帶隙中形成額外窄帶的雜質或缺陷。這些努力沒有成功，因為雜質和缺陷改變了材料關鍵的電性能，從而不能制造正常工作的太陽能電池。迄今為止還沒有經證實的基于多頻帶半導體概念上的工作的太陽能電池的示范。
近年來出現了一類新的半導體，其基本性能通過將相對小部分的基質原子被非常不同電負性的元素所取代而大大改性，其稱作高錯配合金(HMAs)。其中第V族陰離子被等價 N 部分取代的 III-V 合金[Semiconductor Science and Technology 17, 2002, SpecialIssue :III-N-V半導體合金，其全部內容并入本文作為參考]或其中第VI族陰離子被O部分取代的 II-VI 合金[K. M. Yu, ff. ffalukiewicz, J. ffu, J. ff. Beeman, J. ff. Ager, E. E. Haller,
I.Miotkowski, A. K. Ramdas 和 P. Becla, Appl. Phys. Lett. 80,1571 (2002)，其全部內容并入本文作為參考]是眾所周知的HMA的例子。例如，當只是I %的As原子被N取代時，GaNxASh表現出強的180meV的帶隙降低。已經預測并經實驗論證,這種HMA的電子帶結構由固定的O或N態和半導體基體的廣延態之間的反交叉相互作用所決定[W. Walukiewicz, ff. Shan,K. M. Yu, J. ff. Ager III, E. E. Haller, I. Miotlowski, M. J. Seong, H. Alawadhi, A. K. Ramdas,Phys. Rev. Lett. 85，1552 (2000)，其全部內容并入本文作為參考]。交互作用將導帶分成兩個非拋物線形的次能帶E+和E_
發明內容
本發明提供了一類新的多頻帶隙半導體材料。這類多頻帶材料可以用于高效率太陽能電池的設計。在一個實施方案中，依照本發明的材料包含第II-VI族化合物半導體，其中一小部分第VI族的原子被氧原子取代形成II-Ox-VIh合金。在一個實施方案中，可以使用離子注入接著通過脈沖激光熔融和/或熱退火來制造材料。在另一個實施方案中，材料也可以作為外延膜利用脈沖激光沉積以及包括分子束外延和有機金屬化學汽相沉積的各種外延生長工藝而合成。在一個實施方案中，在上述材料中通過形成一個單p/n結而制造太陽能電池。
通過連同附圖的后面詳細描述，可以很容易地理解本發明圖I為3. 3% 0+注入的Zna88Mnai2Te樣品接著在O. 04-0. 3J/cm2增加的能量注量下被脈沖激光熔融而得到的一系列光調制反射率(PR)譜。圖中也列出了處于生長狀態的Zna88Mnai2Te晶體的PR譜以用于比較。可以觀察到從價帶邊緣到下層的以及上層的導帶邊緣的兩個吸收邊緣，說明形成了一個另外的導帶。圖2為3. 3% 0+注入的Zna88Mnai2Te樣品在注量為O. 15J/cm2的PLM后接著在300和700°C之間的溫度下進行10秒鐘的RTA而得到的一系列PR譜。圖3為不同X值的Zna88Mna 120χΤθι_χ合金的Ε_和E+能量位置。圖4用示意圖表示了 X 0. 02的Zna88Mntll. WxTe1I中不同能帶之間的光學躍遷。計算得到的能帶結構(左段)以及態密度(右段)。圖的右段顯示了三個可能的光學躍遷。圖I中較低的(較高的)能量峰對應于EV_(EV+)躍遷。圖5為在多頻帶半導體上制造的P型p/n結的伏安(I/V)特性曲線以及光電壓(PV)的光譜關系曲線。結由用O和Cl離子注入的P型Znci 88Mntl l2Te基體組成。頂端的注入層被脈沖激光熔融。O原子部分取代Te原子形成另外的導帶。Cl離子取代Te原子而提供η型摻雜。在P型基體和η型頂層之間形成p/n結。圖6為計算得出的由3-頻帶Zna88Mnai2OxTeh合金隨O含量的變化所制造的太陽能電池的能量轉換效率。實線為計算數據的經驗多項式擬合。圖7為GaNxASl_x_yPy中相對于導帶能量最小值Er和Ex的氮能量即En能級的位置。圖8為GaNxAShi6Pa4中上面的導帶E+和中間E_導帶的能量與N含量x的關系曲線。
具體實施例方式現在將詳細說明本發明的一些具體實施方案。在附圖中舉例說明這些具體實施方案的實施例。當連同這些具體實施方案一起描述本發明時，可以理解為并不是將本發明限于所描述的實施方案。相反，它將包括如附加權利要求書所限定的包含在本發明的精神和范圍之內的供選方案、更改以及等價方案。在以下的描述中，闡述了許多具體細節以便提供對本發明的完全理解。缺少一些或所有的這些具體細節也可以實踐本發明。在其它情況下，沒有詳細描述眾所周知的過程操作，這不是為了對本發明進行不必要地遮掩。為所有目的 起見，這里所引用的全部參考文獻的全部內容特意做為參考而在這里被引用。在本說明書以及附加的權利要求書中，除非上下文做額外的明確規定，否則單數形式也包括所提及內容的復數形式。除非另作規定，否則這里所使用的所有專門科學術語與本發明所屬領域的普通技術人員通常所理解的具有同樣的含義。在本發明的一個實施方案中，公開了一種包括三元或四元合金的半導體組合物，所述合金包含第II族元素、第VI族元素、氧以及任選的第三種元素“A”，其中所述合金具有(II族)(1_y) (A)yOx(VI族)(1_x)的摩爾分數組成，并且O彡y < 1、0 < X < 1，“A”包括鎂。在一個實施方案中，公開了一種包含Zna88Aai2OxTe1I的合金，其中O < x < O. 05。優選地，X在約O. 01和O. 05之間。在另一個實施方案中，提出了一種Cc^yMgyOxTeh合金，O < Y < I并且O < x
<O. 05，優選地，X在約O. 01和O. 05之間。在本發明的又一個實施方案中，公開了一種包括三元或四元合金的半導體組合物，所述合金包含第II族元素、第VI族元素、氧以及任選的第三種元素“A”，其中所述合金具有(II族)(1_y) (A)yOx(VI族)(1_x)的摩爾分數組成，O ^ y < UO < X < O. 05，“A”由錳或鎂組成，并且其中第II族元素不包括鎘。優選地，X在約O. 01和O. 05之間。在本發明的再一個實施方案中，公開了一種包含三元或四元合金的半導體組合物以及它們在光伏器件中的應用，所述合金包含第II族元素、任選的另一種第II族元素“A”，S或Se、氧以及碲組合物，其中所述合金具有(II族)(x) (A) (1_x) (S或Se) (1_y_z) (Te) (y) (O) ω的摩爾分數組成，并且O < X彡1，0 < ζ < O. 10，0 < y < O. 2。用于光伏應用的多頻帶材料的概念可以擴展到ZnSeOTe合金的四個帶，其中形成兩個附加帶、一個與Te相關的位于靠近價帶的帶以及另外一個與O相關的位于靠近導帶的帶。在本發明的優選實施方案中，提供了 ZnxMrvxSe(1_y_z)TeyOz 合金，其中 O < x 彡 1，O < z < O. 04 并且 O < y < O. 2。在本發明的又一個實施方案中，公開了一種包括合金的半導體組合物，所述合金包含 GaNxASl_x_yPy，其中 O. 3 彡 y < O. 5 并且 O < x < O. 05。在本發明的再一個實施方案中，公開了一種包括合金的半導體組合物，所述合金包含 GanInyNxPh,其中 O. 4 彡 y < O. 6，并且 O < x < O. 05。在本發明的又一個實施方案中，X在約O. 02和O. 04之間。
在本發明的又一個實施方案中，X在約O. 01和O. 05之間。在本發明的又一個實施方案中，z在約O. 01和O. 04之間。在本發明的又一個實施方案中，z在約O. 02和O. 04之間。在本發明的又一個實施方案中，O. 01彡X彡O. 04。在本發明的又一個實施方案中，O. 02彡X彡O. 03。在本發明的又一個實施方案中，O. 01彡X彡O. 04。所有這里公開的組合物都適合于用于光伏器件的膜。就“第II-VI族”化合物及它們的合金來說，其意味著包括所有組成的化合物半導 體材料如ZnTe、CdTe及所有其它的各族元素的二元、三元和四元合金。第II族元素包括Mn、Mg、Zn和Cd。第VI族元素包括O、S、Se和Te。第III族元素包括B、Al、Ga、In和Tl。第V族元素包括N、P、As和Sb。可以理解的是，本發明包括摻雜的或非摻雜的(即純的本征半導體)、并且可以排列以形成各種具有諸如pn、pnp、npn、pin、pip等的結的半導體器件的半導體材料。在某些實施方案中，材料可以以傳統的方式被摻雜。例如，可以使用常用的摻雜劑例如B、P、As、In和Al。摻雜劑可以選自第II、III、IV、V、VI等族。作為本發明一個實施方案的一個非限制性的實施例，使用90和30keV的0+進行多個能量注入到ZrvyMnyTe (y = O和O. 12)單晶中以形成約O. 2 μ m厚的層，其相對于O. 0165-0. 044的O摩爾分數來說具有相對恒定的O濃度。要注意的是本發明提出用Mg取代Mn。將0+注入的樣品在空氣中使用FWHM脈沖持續時間為38ns的KrF激光(λ = 248nm)進行脈沖激光熔融，正如其全部內容這里作為參考文獻而引用的K. M. Yu, ff. ffalukiewicz,M. A. Scarpul la, 0. D. Dubon, J. Jasinski, Z. Li I iental-ffeber, J. ffu, J. ff. Beeman,M. R. Pillai, M. J. Aziz, J. Appl. Phys. 94,1043(2003)中所述。在通過多棱鏡均化器后，樣品處的注量范圍在O. 020和O. 3J/cm2之間。PLM后將樣品中的一部分在流動的N2中于300和700°C之間的溫度下進行10秒鐘的RTA。本發明的半導體組合物在光伏應用中是有用的。在改進太陽能電池效率方面所作的努力導致了新材料和電池設計上廣泛的實驗和理論研究。到目前為止，使用基于標準半導體材料的多結太陽能電池已經達到37%的最高能量轉換效率，參見P. K. Chiang等，Proc. 25thIEEE Photovoltaic Specialists Conference (IEEE New York,1996)第 183頁；S. R. Kurtz 等，Proc. 26th IEEE Photovoltaic Specialists Conf. , (IEEE, New York,1997)第 875 頁以及R. R. King等，Proc. 29th IEEE Photovoltaic Specialists Conf. ,NewOrleans, 2002 (IEEE New York, 2002)第852-5頁，其所有三個文獻的全部內容并入本文作為參考。利用處于太陽能譜范圍內的多帶隙，ZrvyMnyOxTeh提供了一種優異的用于太陽能電池的材料。圖I所示為在由0. 04至0. 3J/cm2增加的激光能量注量下PLM后注入有3. 3%O+的Zna88Mntl. 12Te樣品的一系列PR譜。由用彡0. 08J/cm2注量PLM后的樣品可以清楚地觀察到顯然與基體的基本帶隙躍遷(Em = 2. 32eV)不同的兩個 I. 8和2. 6eV的光學躍遷。相同的在未注入以及Ne+注入的ZnMnTe樣品上的PLM處理沒有表現出這種躍遷，這表明它們不是由注入損傷引起的。這些結果說明，在0+注入以及能量注量彡0.08J/cm2的PLM后，形成Zna88Mnai20xTei_x層。兩個光學躍遷可以歸因于從價帶到兩個由于固定的O態和延伸的ZnMnTe導帶態的雜交所形成的導次能帶E+( 2. 6eV)和E_( 1.8eV)的躍遷。E_和E+處的強信號表明對于躍遷來說這些電子狀態以及實際振子強度的延伸特性。Zna88Mnai2OxTeh合金(X約為O. 01)情況下的能帶結構和態密度如圖4所示。廣延態E-的O衍生窄帶和上面的次能帶E+之間大約分隔O. 7eV。在這個帶結構中,三類光學躍遷是可能的(1)從價帶到 E+ 次能帶，Ev+ = E+(k = O) -Ev (k = O) = 2. 56eV, (2)從價帶到 E_ 次能帶，Ev_ = E_(k =O) -Ev (k = O) = I. 83eV 以及(3)從 E_ 到 E+，E+_ = E+(k = 0)_E_(k = 0) =0. 73eV。這三個吸收邊緣覆蓋大部分太陽光譜，因而這些合金對于預計用于高效率光伏器件的多頻帶半導體來說是優異的候選材料。圖2為3. 3% 0+注入的Zna88Mnai2Te樣品在注量為O. 15J/cm2的PLM接著在300和700°C之間的溫度下進行10秒鐘的RTA后的一系列PR譜。在高于350°C的RTA溫度下能夠觀察到E_和E+能量轉換的下降。這說明，Zna88Mna 120χΤθι_χ合金在直到 350°C的溫度下是熱穩定的。在700°C的RTA溫度下，只觀察到原始的Em躍遷。這可以認為處于Te位置 的O原子擴散超出了 Te的位置，可能形成O氣泡。也值得注意的是，BAC模型預測當E—躍遷接近固定的O能級時，比如在樣品于400和555°C之間的溫度下RTA后的情況下，最低的次能帶極小值的特性變得更加固定化。這可以用來說明圖2中所觀察到的躍遷的擴展。圖3繪出了不同X的Zna88Mnai2OxIVx合金的EjPE+的能量位置。采自以不同量的0(1. 65，2. 2和4. 4% )注入以及用不同能量注量進行PLM的樣品的數據也繪于圖3。這里我們注意的是，隨著高于熔融閾值( O. 08J/cm2)的能量注量的增加，X降低；這可能是由于更深的熔融深度引起的更長的熔融持續時間和/或稀釋。BAC模型所預測的兩個躍遷的能量位置以實線繪出。這里，由于X的值是從&躍遷計算的，因此E_沒有給出誤差線。倘若E+躍遷的線寬寬的話，對于具有不同O摩爾分數的樣品來說，它們會相當好地與計算值相一致。退火處理可以由熱退火(TA)通過加熱或脈沖激光熔融(PLM)而進行。當然，在半導體中術語PLA(脈沖激光退火)和PLM(脈沖激光熔融)都用來描述同樣的退火現象過程。熱退火在低于晶片半導體熔點的溫度下進行。通常溫度在500和1200°C之間，持續時間以秒計。脈沖激光退火依照Yu等人的Applied Physics Letters Vol. 80, No. 21,3958-3960 (2000)進行，其全部內容并入本文作為參考。為了說明本發明的半導體組合物在太陽能電池應用中的效率，用圖4所示的電子帶結構計算了材料的太陽能電池能量轉換效率。即使對于這種非最佳的帶隙配置，我們計算能量轉換效率也為45%，其高于任何一種基于單隙半導體中單結的太陽能電池的理想效率，并且還可與三結電池的效率相比。p-n結的形成通過如圖5所示的伏安(I_V)測量的整流行為來說明。圖5所示的還有這個結構的光伏效應，其清楚地表明了在更低的 I. 7eV帶隙處的強吸收。本發明設想通過將ZnQ.88MnQ.120xTei_x中的x增加到 O. 05，就會將E+和E_之間的間隔增加到leV，從而得到56%的能量轉換效率。計算得出的由3-帶Zna88Mnai2OxTeh合金制造的太陽能電池的能量轉換效率與O含量的關系曲線如圖6所示。所要注意的是，在以下實施例中，用于加熱的時間間隔盡可能短是優選的。通常加熱的時間和所使用的溫度之間存在著一個反比關系。對于特定的第II-VI族半導體來說，一個本領域的普通技術人員能夠很容易地優化適宜的參數。
實施例室溫下利用光調制反射率(PR)測量依照本發明制備的組合物和膜的帶隙。將從300瓦鹵鎢燈發出的并被O. 5m單色儀分散的輻射聚焦到樣品上成為探測射束。一束斷續HeCd激光束(λ = 442或325 nm)提供光調制。使用對相位變化靈敏的同步放大電路系統由Si光電二極管探測PP信號。通過將PR譜擬合成Aspnes三階導數函數形式測定帶隙和線寬的值，參見D. E. Aspnes, Surf. Sci. 37，418 (1973)，其全部內容并入本文作為參考。實施例I : (II 族)(x) (A) (1_x) (S 或 Se) (1丁z) (Te) (y) (0) z，其中 0 < x 彡 I，0 < z < 0· 04并且0 < y < 0. 2。材料可以按下列方法制備。將基體ZnSei_yTey(0 <y<0. 2)用I 4%的O注入。采用激光的短脈沖熔融頂層。頂層、四個帶層可以以η-型摻雜并與P-型基體形成p/n結。實施例2 :使用這里所描述的半導體材料制備太陽能電池。將P-型基體ZrvyMnyTe (或類似材料)用I 4原子％的O和O I原子％的Cl注入。然后用短激光脈沖熔融頂部的注入層。帶有IO17 IO19CnT3電子濃度的再生η-型層與P-型基體形成p/η結。在基體的背面形成金屬歐姆觸點。使用透明導體如ZnO或InSnO合金形成η-型層的前觸點。實施例3 :(11 族)(1_y)㈧y0x(VI 族)(1_x)的制備，其中 O 彡 y < 1，0 < X < O. 1，并且“A”包括鎂。使用90和30keV的0+進行多能量注入到ZrvyMnyTe (y = O和O. 12)單晶中以形成 O. 2 μ m厚的層，相對于O. 0165-0. 0440摩爾分數來說O濃度相對恒定。在空氣中使用FWHM脈沖持續時間為 38ns的KrF激光(λ = 248nm)對0+注入的樣品進行脈沖激光溶融，正如下面文獻所述K. Μ. Yu, ff. ffalukiewicz, M. A. Scarpulla, 0. D. Dubon,J. Jasinski, Z. Liliental-ffeber, J. ffu, J. ff. Beeman, M. R. Pillai 和 M. J.Aziz, J. Appl.Phys. 94，1043(2003)，其全部內容并入本文作為參考。在通過多棱鏡均化器后，樣品上的注量范圍在O. 020和O. 3J/cm2之間。PLM后將樣品中的一部分在流動的N2中于300和700°C之間的溫度下進行10秒鐘的RTA。實施例4 :GaNxASl_x_yPy 的制備，其中 O. 3 彡 y < O. 5，O < x < O. 05。將相對于 O
<X < O. 05的N摩爾分數來說相對恒定的N濃度N多能量注入到GaASl_yPy (O. 3 < y < O. 5)單晶中以形成薄層。使用變化的光子注量對N+注入的樣品進行脈沖激光熔融。也可以使用適當的包括分子束外延和金屬有機化學蒸氣沉積在內的薄膜外延生長工藝使其中O. 3 < y
<O. 5并且O < X < O. 05的GaNxASl_x_yPy生長。圖7顯示了 GaNxASl_x_yPy中相對于導帶能量極小值Er和Ex的氮能量En能級的位置。當En處于Er下面并且Er仍然低于Ex極小值時，會很好地形成中間的氮衍生帶。如圖7所示這發生在O. 4 < y < O. 6的時候。圖8為GaNxAShi6Pa4中上面的E+和中間的E_導帶的能量與N含量x的關系曲線。使用帶反交叉模型計算曲線。曲線Ε+ _代表可以用最大太陽能電池效率的N含量來調節的最低吸收邊緣能量。實施例5 =GapyInyNxPh的制備，其中O. 4彡y < O. 6并且O < x < O. 05。將相對于O
<X < O. 05的N摩爾分數來說相對恒定的N濃度N多能量注入到Ga^InyP (O. 4彡y彡O. 6)單晶中以形成薄層。使用變化的光子注量對N+注入的樣品進行脈沖激光熔融。也可以使用適當的包括分子束外延和金屬有機化學蒸氣沉積在內的薄膜外延生長工藝使其中O. 3 < y
<O. 5 并且 O < X < O. 05 的 GahInyNxPh 生長。
當不想被任何一種具體的理論或原理束縛時，人們相信，新近研究的帶反交叉(BAC)模型可以解釋本發明中所描述的HMA半導體與眾不同的以及意想不到的特性，參見ff. Shan, ff. ffalukiewicz, J. ff. Ager III, E. E. Haller, J. F. Geisz, D. J. Friedman, J. M. Olson和S. R. Kurtz,Phys. Rev. Lett. 82，1221 (1999)，其內容并入本文作為參考。依照這個模型，HMAs的電子結構由與N或O原子有關的固定態以及晶核半導體基體的廣延態之間的相互作用而決定。結果導帶分裂成兩個帶有明顯非拋物線形分散關系的次能帶。結論盡管我們只是為了清楚理解的目的而詳細描述了上述發明，但是本領域的技術人員還是應該意識到，在不脫離發明的范圍和精神的前提下，能夠完成對所描述的優選實施方案的各種修改和更改。因此，所描述的實施方案應該被視為是說明性的并且不是限制性 的，本發明不應只限于這里所給出的細節，而應該由所附權利要求書以及它們的全部等價范圍所限定。
權利要求
1.一種半導體組合物，其包括 包含GaNxASl_x_yPy的合金，其中O. 3 ≤ y < O. 5 并且 O < X < O. 05。
2.權利要求I的半導體組合物，其中 O. 01 ≤ X ≤ O. 04。
3.權利要求2的半導體組合物，其中 O. 02 ≤ X ≤ O. 03。
4.一種半導體組合物，其包括 包含Ga1JnyNxPh的合金，其中 O. 4 ≤ y ≤ O. 6,0 < X < O. 05。
5.權利要求4的半導體組合物，其中O.01 < X < O. 04。
6.權利要求5的半導體組合物，其中 O. 02 ≤ ≤ O. 03。
7.一種光伏器件，其包括一種半導體組合物，該組合物包括 三元或四元合金， 所述合金包含第II族元素、第VI族元素、氧以及可選的第三種元素“A”，其中 所述合金具有(II族)(1_y) (A)yOx (VI族)(1_x)的摩爾分數組成，并且O彡y<l，0<x<1，“A”包括鎂。
8.一種光伏器件，其包括一種半導體組合物，該組合物包括 三元或四元合金， 所述合金包含第II族元素、第VI族元素、氧以及可選的第三種元素“A”，其中 所述合金具有(II族)(1-y)(A)y0x(VI族)(1_x)的摩爾分數組成，并且 O ^ y < 1,0 < X < O. 05，“A”包括錳或鎂， 并且其中第II族元素不包括Cd。
9.一種光伏器件，其包括一種半導體組合物，該組合物包括 第I I族元素、可選的另一種第II族元素“A” ；還包括S或者Se，并且還包括氧和碲，其中 所述組合物具有(II族)ω (A) (1_x) (S或Se) (1_y_z) (Te) (y) (O) z的摩爾分數組成，并且 O < X ≤ 1，0 < z < O. 04，0 < y < O. 2。
10.一種光伏器件，其包括權利要求4的組合物。
全文摘要
本發明為用于光伏器件的多頻帶半導體組合物。使用氧離子注入和脈沖激光熔融相結合的方法合成了高度錯配合金Zn1-yMnyOxTe1-x(0≤y＜1并且0＜x＜1)以及其他的第II-IV族的氧注入合金。少量等價氧的摻入導致了狹窄的、位于Zn1-yMnyTe晶核能帶隙內的廣延態的氧衍生帶的形成。由于存在處于太陽能譜范圍內的多能帶隙，因此Zn1-yMnyOxTel1-x是一種完全滿足具有能量轉換效率超過50％潛能的單結光伏條件的材料。
文檔編號H01LGK102738259SQ20121022658
公開日2012年10月17日 申請日期2004年11月29日 優先權日2003年12月1日
發明者于金曼, 吳俊喬, 弗拉迪斯勞·瓦盧克維茲 申請人:加利福尼亞大學董事會