(19)
(11)EP 3 503 211 A1

(12)EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43)Veröffentlichungstag:
26.06.2019  Patentblatt  2019/26

(21)Anmeldenummer: 17209638.0

(22)Anmeldetag:  21.12.2017
(51)Internationale Patentklassifikation (IPC): 
H01L 31/0352(2006.01)
(84)Benannte Vertragsstaaten:
AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
Benannte Erstreckungsstaaten:
BA ME
Benannte Validierungsstaaten:
MA MD TN

(71)Anmelder: AE 111 Autarke Energie GmbH
9556 Liebenfels (AT)

(72)Erfinder:
  • Schüppen, Andreas Paul
    8020 Graz (AT)
  • Stowasser, Rainer
    8075 Hart bei Graz (AT)

(74)Vertreter: Epping - Hermann - Fischer 
Patentanwaltsgesellschaft mbH Schloßschmidstraße 5
80639 München
80639 München (DE)

  


(54)HALBLEITER-BAUELEMENT MIT EINEM HOCHDOTIERTEN QUANTENSTRUKTUR-EMITTER


(57) In einer Ausführungsform umfasst das Halbleiter-Bauelement, das bevorzugt eine Solarzelle ist, einen Quantenstruktur-Emitter (23). Der Quantenstruktur-Emitter (23) besteht aus einer ersten Schicht (2) aus einem undotierten Halbleitermaterial mit großem Bandabstand, einer zweiten, mittleren, hoch dotierten Schicht (3) aus einem Halbleitermaterial mit niedrigem Bandabstand und aus einer dritten, undotierten Schicht (2) aus einem Halbleitermaterial mit großem Bandabstand.




Beschreibung


[0001] Es wird ein Halbleiter-Bauelement, insbesondere eine Solarzelle, mit einem hochdotierten Quantenstruktur-Emitter angegeben.

[0002] Silizium-Solarzellen werden kommerziell im großen Stil erst seit Anfang dieses Jahrtausends produziert und vermarktet. Es gibt zurzeit vor allem folgende wichtige Technologien mit folgenden Leistungseffizienzen:

Weltrekorde:

Crystalline III-V, 44,7 %

Thin Film a-Si/c-Si, 20,8 %

Thin Film CIGS, 20,5 %

Thin Film CdTe, 21,0 %

Crystalline Silicon, 25,6 %

Produktion:

Crystalline III-V, 25 %

Thin Film a-Si, 19 %

Thin Film CIGS, 10 % bis 13 %

Solarzellen, basierend auf kristallinem Silizium:

Standard Silicon, 18 % bis 19 %

PERC, 20 % bis 21 %

HJT, 23 % bis 25 %

IBC des Herstellers Sunpower, 24 % bis 25 %



[0003] Dabei steht CIGS für Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid. PERC steht für Passivated Emitter Rear Cell, wobei der Wirkungsgrad der Solarzelle durch eine Passivierung der Rückseite erhöht wird, sodass Licht, welches die Rückseite erreicht, ohne freie Ladungsträger produziert zu haben, zurück in die Zelle reflektiert wird. HJT bezeichnet Heterojunction-Technologie, also Solarzellen mit mehreren Ladungsträgererzeugungsbereichen. IBC bedeutet Interdigited Back Contact, wobei alle elektrischen Kontakte auf einer Rückseite der Zelle liegen, sodass eine Abschattung durch eine vorderseitige Kontaktfingerstruktur verhindert wird.

[0004] Zur Zeit gibt es keine Produktionstechnologie für terrestrische Anwendungen, die kosteneffizient 23 % Wirkungsgrad übersteigt. Auch ist es bei herkömmlichen Solarzellen so, dass der reale Leistungswirkungsgrad bei einer Temperatur von etwa 85 °C auf ungefähr die Hälfte abgefallen ist. Dadurch ist der Einsatz von herkömmlichen Solarzellen insbesondere in Wüstenregionen stark eingeschränkt.

[0005] Bifaciale Solarzellen, die auch das rückwärtige Streulicht nutzen, haben hier eine Verbesserung gebracht. Jedoch lösen sie das Problem des Temperaturkoeffizienten, kurz TK, von Silizium-Solarzellen nicht. Ein vielversprechender Ansatzpunkt sind die HJT- und PERC-Zellen, die vor allem in neu installierten Solarfabriken produziert werden und einkristallines Silizium mit amorphem Silizium vor allem für die Kontaktbereiche kombinieren. Auch bei diesen Zellen werden im Labor nur Wirkungsgrade von unter 25 % erreicht, und Leistungs-TK können auch durch diese Zellarten nicht wesentlich reduziert werden.

[0006] Eine zu lösende Aufgabe liegt darin, ein Halbleiter-Bauelement wie eine Solarzelle anzugeben, das einen hohen Wirkungsgrad und einen reduzierten Temperaturkoeffizienten aufweist.

[0007] Diese Aufgabe wird unter anderem durch ein Halbleiter-Bauelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der übrigen Ansprüche.

[0008] Insbesondere liegt ein Ziel der vorliegenden Patentanmeldung darin, den Wirkungsgrad von Silizium-basierten Solarzellen auf über 30 % zu erhöhen und den Temperaturkoeffizienten der Leistungseffizienz von Modulen von derzeit etwa -0,4 %/K mehr als zu halbieren. Daraus ergibt sich insbesondere auch die Aufgabe, eine offene Klemmenspannung, kurz Voc, und/oder einen Kurzschlussstrom, kurz Isc, deutlich zu erhöhen. Aufgrund des positiven Temperaturkoeffizienten des Isc ist es vor allem sinnvoll, den Strom zu erhöhen und nicht nur die Spannung der Zelle.

[0009] Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Patentanmeldung ist es, die vorgeschlagene Solarzelle mit bekannten Techniken und kostengünstig herstellen zu können.

[0010] Die Lösung dieser Aufgabe kann auf verschiedene Weise erfolgen. Es kann durch eine Erhöhung der offenen Klemmenspannung Voc der nutzbare Spannungsbereich erhöht werden. Hierzu kann zum Beispiel Alpha-Silizium in eine Raumladungszone eingebracht werden, wie dies in HJT-Zellen versucht wird. Hierbei wurden Voc-Werte bis hin zu 0,74 V erreicht. Da jedoch der TK vor allem durch die Bandabstandsreduktion bei Temperaturerhöhung bestimmt wird, ist dies keine Lösung, um den TK zu reduzieren.

[0011] Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass in den Emitter und/oder Kollektor oder auch in den Übergang dieser beiden Zonen eine Quantenstruktur eingebettet wird, die den Temperaturkoeffizienten TK reduziert und gleichzeitig den Strom erhöht. Dabei wird der TK verkleinert durch die Einführung einer Quantenstruktur, die bevorzugt aus zwei Tunnelbarrieren und einem Quantental besteht. Durch einfallendes Licht werden Elektron-Loch-Paare vor allem im Quantental, das insbesondere aus SiGe besteht, erzeugt, und durch das elektrische Feld, welches durch den pn-Übergang entsteht, zu den Kontakten bewegt. Da in dem Quantental sogenannte Mini-Bänder oder Subbänder durch die angrenzenden Tunnelbarrieren entstehen, ist die Reduktion des Bandabstands durch Temperaturerhöhung nach außen kaum spürbar. Der Tunneleffekt ist darüber hinaus temperaturunabhängig.

[0012] Die hier vorgeschlagene Zelle hat daher einen hoch dotierten Emitter, der aus einer Quantenstruktur aus Silizium-Germanium, also SixGe1-x, und Kohlenstoff C besteht. Dies hat den Vorteil, dass die Lichtabsorption für alle Wellenlängen mindestens um einen Faktor 100 größer ist als dies für reines Silizium der Fall wäre, wobei typischerweise x ≤ 0,8 gilt, was einem Germaniumanteil von größer als 20 % entspricht. Je höher der Germaniumanteil ist, umso größer ist die Absorption. Die Dicke der Silizium-Germaniumschicht ist limitiert durch die Ausbildung von sogenannten Subbändern und sollte demnach unter 12 nm liegen.

[0013] In mindestens einer Ausführungsform umfasst das Halbleiter-Bauelement, das bevorzugt eine Solarzelle ist, mindestens einen Quantenstruktur-Emitter. Der Quantenstruktur-Emitter umfasst eine erste Schicht aus einem undotierten Halbleitermaterial mit großem Bandabstand, eine zweite, mittlere, hoch dotierte Schicht aus einem Halbleitermaterial mit niedrigem Bandabstand und eine dritte, undotierte Schicht aus einem Halbleitermaterial mit großem Bandabstand. Bevorzugt besteht der Quantenstruktur-Emitter aus diesen drei Schichten.

[0014] Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt der Bandabstand der ersten und/oder der dritten Schicht bei mindestens 1,5 eV, bevorzugt bei mindestens 2 eV. Aufgrund des hohen Bandabstands können die erste und die dritte Schicht auch als Barriereschichten des Quantenstruktur-Emitters aufgefasst werden.

[0015] Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt der Bandabstand der zweiten Schicht bei höchstens 0,9 eV, bevorzugt bei höchstens 0,66 eV. Alternativ oder zusätzlich liegt eine Dotierstoffkonzentration der zweiten Schicht bei mindestens 5 x 1018 1/cm3, bevorzugt bei mindestens 1 x 1019 1/cm3. Aufgrund des kleinen Bandabstands kann die zweite Schicht auch als Emitterschicht oder Quantentopfschicht des Quantenstruktur-Emitters aufgefasst werden.

[0016] Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfüllen die zumindest drei Schichten des Quantenstruktur-Emitters jeweils die Tunnelbedingungen. Das heißt zum Beispiel, dass ein Ladungsträger wie ein Elektron eine Potentialbarriere, die durch die Schichten verursacht ist, auch dann überwinden kann, wenn seine Energie geringer als die Höhe der Barriere aufgrund der Schichten ist. Beispielsweise heißt dies, dass die Schichten je eine Dicke von höchstens 10 nm, bevorzugt von höchstens 7 nm aufweisen. Eine Mindestdicke dieser Schichten liegt bei einer Monolage, bevorzugt bei mindestens 1 nm.

[0017] Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt eine Gesamtdicke des Quantenstruktur-Emitters bei höchstens 15 nm, bevorzugt bei höchstens 10 nm. Hierdurch ist es möglich, dass der Quantenstruktur-Emitter insgesamt die Tunnelbedingungen erfüllt.

[0018] Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die zweite Schicht bis zur Entartung dotiert. Dies bedeutet insbesondere, dass das Valenzband wie in einem Metall oberhalb des Fermi-Niveaus liegt.

[0019] Gemäß zumindest einer Ausführungsform bestehen die erste und/oder die dritte Schicht aus einem Carbid, insbesondere aus einem Halbleitercarbid wie SiC, GeC, oder SiGeC. Alternativ sind die erste und/oder die dritte Schicht aus einem Oxid wie SiO2 oder Al2O3. Die vorgenannten Oxide sind zwar als Bulk-Material elektrisch isolierend, aufgrund der geringen Dicke von bevorzugt höchstens 10 nm oder 5 nm können diese Schichten in dem Quantenstruktur-Emitter jedoch als Halbleitermaterial-Schichten aufgefasst werden.

[0020] Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die erste, zweite und/oder dritte Schicht des Quantenstruktur-Emitters aus (Si, Ge)1-zCz. Dabei gilt bevorzugt 0,05 ≤ z ≤ 0,6 oder 0,05 ≤ z ≤ 0,5, wobei eventuell vorhandene Dotierungen vernachlässigt sind. Si und Ge können in beliebigen Mischungsverhältnissen vorliegen, einschließlich des Falls, dass nur Si oder nur Ge vorhanden ist. Ferner können verschiedene Phasen durchmischt vorliegen, beispielsweise SiC und GeC. Damit kann sich der Ausdruck (Si, Ge)1-zCz auf eine mittlere Zusammensetzung über die betreffende Schicht hinweg beziehen.

[0021] Gemäß zumindest einer Ausführungsform bildet der Quantenstruktur-Emitter zumindest einen Teil einer ersten Diode. Zum Beispiel ist die erste Diode aus dem Quantenstruktur-Emitter, einem Wafer und einer entgegengesetzt dotierten Schicht zusammengesetzt.

[0022] Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Halbleiter-Bauteil eine oder mehrere zweite Diode(n). Die zumindest eine zweite Diode kann der ersten Diode vorangestellt sein oder dieser nachfolgen. Die zweite Diode ist aus zumindest einem anderen Halbleitermaterial als die erste Diode. Die zweite Diode weist einen kleineren oder, bevorzugt, einen größeren Bandabstand auf. Damit kann die zweite Diode zur Umwandlung von kurzwelligerer Strahlung in Ladungsträger eingerichtet sein, wohingegen die erste Diode zur Umwandlung von langwelligerer Strahlung in Ladungsträger dient.

[0023] Gemäß zumindest einer Ausführungsform kommen für die Halbleitermaterialien der ersten Diode und/oder der zweiten Diode die Gruppen II bis VI des Periodensystems zum Einsatz. Das heißt, die Dioden können insbesondere aus II-VI-Verbindungshalbleitermaterialien, aus III-V-Verbindungshalbleitermaterialien und/oder aus IV-Halbleitermaterialien zusammengesetzt sein. Dabei können unterschiedliche Halbleitermaterialien innerhalb der Dioden oder zumindest innerhalb des Halbleiter-Bauelements miteinander kombiniert werden.

[0024] Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind zumindest die Schichten des Quantenstruktur-Emitters mittels eines CVD-Verfahrens, eines PECVD-Verfahrens, eines ALD-Verfahrens und/oder eines MBE-Verfahrens oder eines ähnlichen Verfahrens hergestellt. Dabei steht CVD für Chemical Vapour Deposition, PECVD für Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition, ALD für Atomic Layer Deposition und MBE für Molecular Beam Epitaxy.

[0025] Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Schichten des Quantenstruktur-Emitters und/oder Schichten der zweiten Diode einkristallin, polykristallin oder amorph abgeschieden.

[0026] Gemäß zumindest einer Ausführungsform erstrecken sich die Schichten des Quantenstruktur-Emitters und/oder der zweiten Diode flächig und/oder zusammenhängend über den Quantenstruktur-Emitter und/oder über das Halbleiter-Bauelement. Das heißt, die genannten Schichten können sich mit einer gleichbleibenden Schichtdicke in unveränderter Materialzusammensetzung über das gesamte Bauteil, insbesondere über eine gesamte Lichtsammelfläche des Bauteils, erstrecken.

[0027] Nachfolgend wird ein hier beschriebenes Halbleiter-Bauelement unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.

[0028] Es zeigen:

Figuren 1 und 3 schematische Schnittdarstellungen von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Halbleiter-Bauelementen, und

Figuren 2 und 4 schematische Darstellungen der Bandstrukturen der Halbleiter-Bauelemente der Figuren 1 und 3.



[0029] In den Figuren 1 und 2 ist ein Beispiel für ein Halbleiter-Bauelement 10 in Form einer einstufigen Solarzelle mit hoch dotiertem Emitter aus einer SiGe-Quantenstruktur dargestellt. Dabei beschreibt Figur 1 den Schichtaufbau und Figur 2 die elektrische Bandstruktur.

[0030] Ausgehend von einem niedrig dotierten 1-2 Ω·cm n-Typ PV-Wafer 1 befindet sich an einer Oberseite ein Quantenstruktur-Emitter 23 bestehend aus einer dreifachen Schicht 2, 3, 2. Dabei sind die beiden äußeren Schichten 2 je eine Schicht aus SiC, GeC oder SiGeC. Diese Schichten 2 zeichnen sich vor allem dadurch aus, dass sie einen deutlich höheren Bandabstand als Si aufweisen. Bei Si liegt der Bandabstand bei ungefähr 1,1 eV, wohingegen der Bandabstand der Schichten 2, wie in Figur 2 dargestellt, typischerweise zwischen 2 eV und 3,4 eV liegt.

[0031] Möglich ist auch, dass diese Schichten 2 zum Beispiel aus SiO2 oder Al2O3 gebildet sind, um sogenannte Tunnelbarrieren auszubilden. Diese Funktion bestimmt auch die Dicke der Schichten 2, die besonders bevorzugt unter 10 nm liegt, um den Tunneleffekt spürbar zu erzielen. Typischerweise liegt die Dicke dieser Schichten 2 zwischen einer Atom-Monolage und 7 nm.

[0032] Die mittlere Schicht 3 besteht aus einem Material mit niedrigerem Bandabstand, zum Beispiel aus Si, Ge oder SiGe. Aber auch III-V Halbleitermaterialien sind für diese Schicht 3 möglich, wie InP oder GaInP. Der Vorteil des hier verwendeten SiGe liegt darin, dass Ge einen wesentlich höheren Absorptionskoeffizienten besitzt als Si.

[0033] Die mittlere Schicht 3 hat gleichzeitig zwei Funktionen. Zum einen soll sie aufgrund ihrer Lage ein Quantental ausbilden und zum anderen soll sie als Emitter der vorgeschlagenen Solarzelle dienen. Die Lage zwischen den beiden Tunnelbarrieren 2 mit großem Bandabstand führt dazu, dass sich in dem Quantental Mini- bzw. Subbänder ausbilden. Dadurch können auch kurzwellige Photonen in Elektron-Loch-Paare umgewandelt werden. Auch kann man davon ausgehen, dass Mehrelektroneneffekte auftreten, die nach außen hin zu einer Stromerhöhung gegenüber herkömmlichen Solarzellen führen.

[0034] Darum ist diese mittlere Schicht 3 hochdotiert, zum Beispiel wie hier dargestellt mit Bor, und damit einen Löcher leitenden Bereich ausbildend. Die Dotierung sollte über der Entartung liegen, das heißt, die Dotierung muss so hoch sein, dass das Valenzband EV - untere dicke Linie in den Figuren 2 und 4 - wie in einem Metall oberhalb des Fermi-Niveaus EF - gestrichelte Linie in den Figuren 2 und 4 - liegt. Typischerweise liegt die p-Typ-Dotierung der mittleren Schicht 3 im Falle von SiGe mit 20 % bis 50 % Ge bei 8 - 20 x 1018 1/cm3. Die Emitterschicht 3 dient dabei als Kontaktschicht.

[0035] Auf die Emitterschicht 3 kann zum Beispiel ein transparentes leitfähiges Oxid, kurz TCO, als elektrisch leitfähige Schicht 5 aufgebracht werden. Dieses kann zum Beispiel Indium-ZinnOxid, kurz ITO, sein. Die Rückseite der Solarzelle besteht aus einer hochdotierten Schicht 4, hier vom n-Typ, die bevorzugt ebenfalls bis über die Entartung hinaus dotiert ist. Für Si ist dies oberhalb von 2 x 1019 1/cm3 der Fall. Dabei kann die Schicht einkristallin, polykristallin oder sogar amorph ausgebildet sein.

[0036] Bei den in den Figuren 1 und 3 dargestellten Solarzellen sind die Lichteintrittsflächen oben, was in den Figuren 2 und 4 jeweils links entspricht. Elektrische Kontaktstrukturen 6 sind beispielsweise Silberfinger, die als Stromabgriff dienen, das heißt, die den in der Solarzelle erzeugten Strom niederohmig abführen sollen. Diese Finger 6 können auch ohne Weiteres aus einem anderen Metall mit hoher elektrischer Leitfähigkeit, wie Kupfer, gebildet sein.

[0037] Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Solarzelle hat den Vorteil, dass sie sowohl einfach herzustellen ist als auch einen größeren Kurzschlussstrom Isc liefert als herkömmliche Solarzellen. Jedoch wird im Regelfall keine signifikant höhere offene Klemmenspannung Voc geliefert. Dies liegt etwa daran, dass die offene Klemmenspannung Voc auch durch den Bandabstand der verwendeten Materialien bestimmt wird, die bei Ge-Gehalten von 20 % bis 50 % in der Emitterschicht 3 bei 0,7 eV bis 1 eV liegen wird.

[0038] Daher wird die einstufige Solarzelle der Figuren 1 und 2 zu einer zweistufigen Tandemzelle erweitert, wie dies in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist. Dabei kann von dem Schichtaufbau von der oben beschriebenen Schichtstruktur in Figur 1 ausgegangen werden. Diese wird um die Schichten 7, 8, 9 erweitert.

[0039] Dabei bilden diese Halbleiterschichten 7, 8, 9 eine zweite Diode mit einem höheren Bandabstand aus. Hierbei bilden die Schichten 3, 7 einen Band-zu-Band-Tunnelkontakt aus, um die beiden Zellen elektrisch in Reihe zu schalten. Dieser Kontakt ist in SiGe mit einem Germaniumanteil über 30 % ausgelegt, um die Tunnelwahrscheinlichkeit zu erhöhen. Die erste Schicht 7 ist zum Beispiel mit As über 2 x 1019 1/cm3 dotiert und bevorzugt zwischen einschließlich 20 nm und 80 nm dick.

[0040] Es folgt als zweite Halbleiterschicht 8 bevorzugt eine intrinsische, amorphe Si-Schicht, zum Beispiel mit einer Dicke zwischen 10 nm und 40 nm, insbesondere um 20 nm. Als Kontaktschicht 9 dient insbesondere eine hoch dotierte a-Si Schicht, ebenfalls um die 20 nm dick, zum Beispiel mindestens 10 nm und höchstens 40 nm. Die Kontakte 5, 6 oben und unten werden, wie in Figur 1, bevorzugt je aus einer TCO-Schicht 5 und einem Metallgitter 6 gebildet.

[0041] Die in den Figuren gezeigten Komponenten folgen, sofern nicht anders kenntlich gemacht, bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge jeweils unmittelbar aufeinander. Sich in den Figuren nicht berührende Schichten sind bevorzugt voneinander beabstandet. Soweit Linien parallel zueinander gezeichnet sind, sind die entsprechenden Flächen bevorzugt ebenso parallel zueinander ausgerichtet. Ebenfalls, soweit nicht anders kenntlich gemacht, sind die relativen Positionen der gezeichneten Komponenten zueinander in den Figuren korrekt wiedergegeben.

[0042] Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Bezugszeichenliste



[0043] 
1
Wafer
2
Barriereschicht der Quantenstruktur
3
Emitterschicht der Quantenstruktur
23
Quantenstruktur-Emitter
4
hochdotierte Schicht
5
strahlungsdurchlässige leitfähige Schicht
6
elektrische Kontaktstruktur
7
erste Halbleiterschicht der zweiten Diode
8
zweite Halbleiterschicht der zweiten Diode
9
Kontaktschicht



Ansprüche

1. Halbleiter-Bauelement mit einem Quantenstruktur-Emitter (23),
wobei der Quantenstruktur-Emitter (23) eine erste Schicht (2) aus einem undotierten Halbleitermaterial mit großem Bandabstand, eine zweite, mittlere, hoch dotierte Schicht (3) aus einem Halbleitermaterial mit niedrigem Bandabstand und eine dritte, undotierte Schicht (2) aus einem Halbleitermaterial mit großem Bandabstand aufweist.
 
2. Halbleiter-Bauelement nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem der Bandabstand der ersten und dritten Schicht (2) je bei mindestens 1,5 eV liegt,
wobei der Bandabstand der zweiten Schicht (3) bei höchstens 0,9 eV liegt und eine Dotierstoffkonzentration bei mindestens 5 x 1018 1/cm3, und
wobei der Quantenstruktur-Emitter (23) aus der ersten (2), der zweiten (3) und der dritten Schicht (2) besteht und sich diese Schichten flächig und zusammenhängend über den Quantenstruktur-Emitter (23) erstrecken.
 
3. Halbleiter-Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die Schichten (2, 3) des Quantenstruktur-Emitters (23) jeweils die Tunnelbedingungen erfüllen.
 
4. Halbleiter-Bauelement nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem eine Gesamtdicke des Quantenstruktur-Emitters (23) bei höchstens 10 nm liegt, sodass der Quantenstruktur-Emitter (23) insgesamt die Tunnelbedingungen erfüllt.
 
5. Halbleiter-Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die zweite Schicht (3) bis zur Entartung dotiert ist.
 
6. Halbleiter-Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die erste und dritte Schicht (2) aus SiC, GeC, SiO2, Al2O3 oder SiGeC bestehen.
 
7. Halbleiter-Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem der Quantenstruktur-Emitter (23) zumindest einen Teil einer ersten Diode (1, 23, 4) bildet und an dieser Diode eine oder mehrere zweite Diode(n) (7, 8, 9) aus anderen Halbleitermaterialien mit größerem oder kleinerem Bandabstand angebracht sind.
 
8. Halbleiter-Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem für die Halbleitermaterialien der ersten Diode (1, 23, 4) und/oder der zweiten Diode (7, 8, 9) die Gruppen II bis VI des Periodensystems zum Einsatz kommen.
 
9. Halbleiter-Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die Schichten (2, 3) des Quantenstruktur-Emitters (23) und/oder Schichten der zweiten Diode (7, 8, 9) einkristallin, polykristallin oder amorph abgeschieden sind.
 
10. Halbleiter-Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
das eine Solarzelle ist.
 
11. Halbleiter-Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem zumindest die Schichten (2, 3) des Quantenstruktur-Emitters (23) mittels CVD, PECVD, ALD oder MBE hergestellt sind.
 




Zeichnung










Recherchenbericht









Recherchenbericht