用于制造太陽能電池的方法和結(jié)構(gòu)的制作方法

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導(dǎo)航： X技術(shù)> 最新專利>電氣元件制品的制造及其應(yīng)用技術(shù)

專利名稱：用于制造太陽能電池的方法和結(jié)構(gòu)的制作方法
用于制造太陽能電池的方法和結(jié)構(gòu)
相關(guān)申請的交叉引用
本非臨時專利申請要求對以下美國臨時專利申請的優(yōu)先權(quán) 2006年3月17日^是交的申請?zhí)?0/783，586、2006年8月15日提交的申請?zhí)?0/822,473、 2006年8月23曰提交的申請?zhí)?0/823,354、以及2006年8月23日提交的申請?zhí)?0/823,356,將其全部內(nèi)容結(jié) 合于此作為參考。
背景技術(shù)：
/人最初開始，人類已依賴"太陽"來書于生幾乎所有有用形成的能量。這樣的能量來自石油、輻射、木材、以及各種形式的熱能。僅舉例來說，人類已大量地依賴石油資源如煤和煤氣來滿足他們的許多需要。不幸的是，這樣的石油資源已變得耗盡并且已引起其他問題。作為一種替代，部分地，已提出太陽能來降低我們對石油資源的依賴。僅舉例來說，太陽能可以來自通常由硅制成的"太陽能電池，，。
當(dāng)暴露于來自太陽的太陽輻射時，石圭太陽能電池產(chǎn)生電力。輻射與石圭原子相互作用并形成電子和空穴，其遷移到石圭^)"底(silicon
body)中的p型4參雜和n型摻雜區(qū)并在摻雜區(qū)之間產(chǎn)生電壓差和電 ;充。耳又決于用途，太陽能電';也已與集中元<牛(concentrating element) 結(jié)合以改善效率。例如，利用集中元件來使太陽輻射聚集和集中，其中集中元件將這樣的輻射引導(dǎo)到活性光伏材料的一個或多個部分。雖然有歲文，4旦這些太陽能電池仍然具有i午多限制。僅舉例來說，太陽能電池依賴原材料如硅。這樣的硅經(jīng)常是利用多晶硅和/或單晶硅材料加以制備的。這些材料經(jīng)常難以制造。經(jīng)
常通過制備多晶石圭才反(polysilicon plate )來形成多晶石圭電池 (polysilicon cell)。雖然可以有歲文;也形成這些^反，4旦它們并不具有用于高效太陽能電池的最佳性能。單晶硅具有適宜的用于高級太陽能電池的性能。然而，這樣的單晶硅比較昂貴并且還難以以有效和節(jié)省成本的方式用于太陽能用途。通常，通過使用較少硅材料，薄膜太陽能電池較便宜，但與由單晶硅基板制成的更昂貴的體硅電池相比，它們的非晶或多晶結(jié)構(gòu)是比較低效的。在整個本說明書并且尤其是在下文中，可以發(fā)現(xiàn)這些和其他限制。
才艮據(jù)上述可以看到，期望一種用于制造節(jié)省成本和有效的4交大基板的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的具體實施方式
，提供了涉及制造光伏材料的技術(shù)。更具體地-說，本發(fā)明的一種具體實施方式
l是供了一種才支術(shù)，該技術(shù)包括利用用于光伏用途的層轉(zhuǎn)移技術(shù)來形成太陽能電池結(jié)構(gòu) 的方法和結(jié)構(gòu)。才艮據(jù)本發(fā)明的某些具體實施方式
4是供了一種利用具有所期望的沉積速率和熱平衡的硅烷型物質(zhì)來制造光伏器件的增厚方法(thickening process) 。 ^f旦應(yīng)當(dāng)明了，本發(fā)明具有較寬范圍的用途；并且還可以應(yīng)用于其他類型的用途如用于三維封裝集成半導(dǎo)體器件、光子器件、壓電元器件(piezoelectronic device )、平板顯示器、孩i電子枳4戒系統(tǒng)("MEMS")、納米^支術(shù)結(jié)構(gòu)、傳感器、激勵器、集成電i 各、生物和生物醫(yī)學(xué)裝置等。
在一種特定的具體實施方式
中，本發(fā)明提供了一種用于制造光《犬電;也(光電;也，photovoltaic cell)(侈寸^口，太陽肯fe電';也、太陽肯fe 電池板)的方法。該方法包括提供半導(dǎo)體基板(襯底，substrate)，其具有表面區(qū)域、解理區(qū)i或(cleave region )以及在表面區(qū)i或和解理區(qū)域之間待除去的第一厚度的材料。該方法包括將半導(dǎo)體基板的表面區(qū)域結(jié)合(耦合，couple)于光學(xué)透明基板(例如，玻璃、石英、塑料)的第一表面區(qū)域。在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，光學(xué)透明基4反包括第一表面區(qū)域和第二表面區(qū)域。該方法還包4舌解理半導(dǎo)體基板以從半導(dǎo)體基板除去第一厚度的材料，而表面區(qū)域仍然結(jié)合于第一表面區(qū)域，以引起解理的表面區(qū)域的形成。該方法包4舌形成第二厚度的半導(dǎo)體材料，其覆蓋(overlie)解理的表面區(qū)域以形成所獲得厚度的半導(dǎo)體材料。在一種可替換的特定具體實施方式
中，本發(fā)明提供了一種光伏電池器件，例如，太陽能電池、太陽能電池板。該器件具有包括第一表面和第二表面的光學(xué)透明基板。包括第一厚度的材料(例如，半導(dǎo)體材料、單晶材料)，其具有第一表面區(qū)域和第二表面區(qū)域。在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，該表面區(qū)域覆蓋光學(xué)透明基板的第一表面。該器件具有提供在該厚度的材料的第一表面區(qū)域和光學(xué)透明材料的第一表面之間的光耦合材料(例如，氧化錫、銦錫氧化物 (ITO) 、二氧化鈥、氧化鋅(ZnO)或其他介電堆積形成材泮牛、旋涂玻璃(SOG)、或其他適宜材料)。取決于該具體實施方式
，光耦合材料具有適宜的光學(xué)特性，其通常是透光的(類似于玻璃)，并且還具有適宜的物理特性，例如，附著力、熱相容性、可靠性。第二厚度的半導(dǎo)體材料覆蓋第二表面區(qū)域以形成所獲得厚度的半導(dǎo)體材料。在又一種可替換的特定具體實施方式
中，本發(fā)明提供了一種多通道方法和結(jié)構(gòu)。即，本結(jié)構(gòu)具有反射表面，其l吏光改變方向回到一個或多個光Y犬區(qū)i或(photovoltaic region )的活寸生區(qū)i或。在一種凈爭定的具體實施方式
中，光4黃向通過玻璃基4反和光伏區(qū)域，其將光轉(zhuǎn) 化成電力。然后任何橫向通過光伏區(qū)域的光經(jīng)由反射表面被反射返回到光伏區(qū)i或的一個或多個部分。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及替換。在根據(jù)本發(fā)明具體實施方式
的又一種其他備選方案中，本發(fā)明的方法和結(jié)構(gòu)^是供了一個或多個陷光結(jié)構(gòu)(4乾光結(jié)構(gòu)，light trapping structure)如在玻璃或某些其他材料背面上的塑料菲涅耳片，其使光散射/改變方向至更傾斜的角度，從而提高薄電池中的收集效率。當(dāng)然，可以有其4也變化、更改、以及替才奐。在一種特定的具體實施方式
中，這樣的陷光結(jié)構(gòu)的主要作用是將沖擊在薄電池玻璃表面上的鏡面光改變成更多的朗伯光源，其中使光以許多角度改變方向以使薄膜電池與更多的光相交并因此增加其有效的光轉(zhuǎn)化效率。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及替換。在又一種可^l換的具體實施方式
中，陷光層(捕光層，light trapping layer)可以4吏光主要以，頁4牛角度文變方向，以致光可以凈皮俘獲在硅薄層中，其中硅薄層可以被設(shè)計成起波導(dǎo)管的作用?？梢?設(shè)計光俘獲角度、硅薄膜厚度以及插入的耦合材料厚度和組成，以改善并甚至優(yōu)化這種俘獲，并且^f吏用電池的縱(X-Y)軸作為電池的有效厚度。因為在許多具體實施方式
中的光生伏打結(jié)是在硅厚度以及也在縱向范圍內(nèi)，所以這可以^是供一種另外的方法來有效地優(yōu) 化在薄膜太陽能電池中的光轉(zhuǎn)化效率。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及^,:換。在一種特定的具體實施方式
中，本發(fā)明提供了一種太陽能電池器件(太陽能電池裝置)，其^^構(gòu)造為光波導(dǎo)以改善一個或多個光伏區(qū)域的效率。該器件具有光學(xué)透明基板，其包括第一表面和第二表面。第一折射率表征光學(xué)透明材料。在光學(xué)透明基板的第二表面的一部分上設(shè)置有孔區(qū)域。該器件具有第一厚度的半導(dǎo)體材料，其具有第一表面區(qū)域和第二表面區(qū)域，第一表面區(qū)域覆蓋光學(xué)透明基板的第一表面。光耦合材料設(shè)置在該厚度的材料的第一表面區(qū)域和光學(xué)透明材料的第一表面之間。第二折射率表征半導(dǎo)體材料的第一厚度。在一種特定的具體實施方式
中，第二折射率比第一折射率大約兩至三倍。該器件具有形成在第一厚度的半導(dǎo)體材料的一個或多個部分上的一個或多個光伏區(qū)域，以及形成在第一厚度的半導(dǎo)體材料的一個或多個部分上的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。
在一種特定的具體實施方式
中，本發(fā)明提供了一種制備用于光伏材料，例如，太陽能電池的基板的方法。該方法包括提供施主基
々反(donor substrate ),例嗩口，單晶石圭基4反、單晶4t基玲反、硅鍺基板等。在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，施主基板包括解理區(qū)域、表面區(qū)域、以及限定在解理區(qū)域和表面區(qū)域之間的第一厚度的硅材料。該方法包括將第一厚度的硅材料轉(zhuǎn)移到操作基板(處理基板，handle substrate)的操作基板表面區(qū)域，以使在解理區(qū)域附近范圍內(nèi)的一部分施主基板分開。該方法使表面區(qū)域結(jié)合(例如，連接或粘結(jié)) 到操作基板的操作基板表面區(qū)域以引起覆蓋第一厚度的硅材料的解理的表面區(qū)域的形成。該方法包括將包括硅烷物質(zhì)(如丙硅烷物質(zhì))的氣體供給到反應(yīng)室，如電子回旋共振("ECR")等離子體沉積系統(tǒng)或其他適宜的基于等離子體的系統(tǒng)中。在一種優(yōu)選的具體實施方式中，該方法^f吏用在反應(yīng)室內(nèi)的^圭;烷物質(zhì)。例:^，該方法利用一種或多種氣體反應(yīng)技術(shù)使包括硅烷物質(zhì)的氣體起反應(yīng)以引起沉積，其中氣體反應(yīng)技術(shù)包括輝光放電，熱光增強的，和等離子體增強的化學(xué)氣相沉積，通常稱作PECVD，低能等離子體增強的化學(xué)氣相沉積，通常稱作LE-PECVD等。如在本說明書中所使用的，術(shù)語"PECVD"應(yīng)由普通含義加以解釋并且將包括^旦不限于電感耦合等離子體沉積、電容耦合等離子體沉積等。該方法包括利用石圭烷物質(zhì)來形成第二厚度的材料，其覆蓋第一厚度的硅材料。取決于該具體實施方式
，該方法包4舌用熱處理方法處理第二厚度的材4+以結(jié) 晶第二厚度的硅材料。取決于該具體實施方式
，還可以使用除了丙硅烷物質(zhì)以外的硅烷物質(zhì)，如曱娃烷、乙硅烷，以及氯化硅烷如二氯硅烷和三氯硅烷等。在一種特定的具體實施方式
中，特定硅烷物質(zhì)的選才奪取決于在沉積過程中所期望的或容許的溫度、壓力、以及硅烷物質(zhì)的稀釋度、在這些條件下可達(dá)到的沉積速率、以及所得到的沉積薄膜質(zhì)量。在與光伏處理相容的^f氐溫方案-相容的玻璃中，才艮據(jù)一種特定的具體實施方式
，聚石圭烷如乙石圭烷和丙石圭烷可以獲得節(jié) 省成本的沉積速率。在一種特定的具體實施方式
中，該方法使用以適宜的稀釋率與H2 (氳)氣混合的曱硅烷SiH4氣體。在又一種特定的具體實施方式
中，該方法4吏用以適宜的稀釋率與H2和氦氣混合的甲石圭烷SiH4氣體。當(dāng)然，可以有其4也變4匕、更改、以及-#才奐。在一種可替換的特定具體實施方式
中，本發(fā)明提供了一種制造用于光伏材料的基板的可替換的方法。該方法包括提供施主基板，其具有解理區(qū)域、表面區(qū)域、以及限定在解理區(qū)域和表面區(qū)域之間的第一厚度的硅材料(例如，單晶硅、單晶鍺、硅鍺)。該方法包括將第一厚度的硅材料轉(zhuǎn)移到操作基板(例如，玻璃、石英、玻璃陶瓷、光學(xué)透明材料)的操作基板表面區(qū)域。該方法使在解理區(qū)域附近范圍內(nèi)的一部分施主基板分開并使表面區(qū)域結(jié)合于操作基板的操作基板表面區(qū)域，以引起覆蓋第一厚度的硅材料的解理的表面區(qū)域的形成。該方法將包括硅烷物質(zhì)的氣體供給到反應(yīng)室中，以利用反應(yīng)室中的硅烷物質(zhì)來形成放電。例如，該方法利用一種或多種氣體反應(yīng)技術(shù)使包括硅烷物質(zhì)的氣體起反應(yīng)以f I起沉積，其中氣體反應(yīng)技術(shù)包括輝光放電、等離子體、光增強的、或熱化學(xué)氣相沉積 (例如，CVD、 LPCVD、 APCVD)等。在一種優(yōu)選的具體實施方式中，該方法包括利用輝光放電、等離子體、光增強的或熱CVD 等來沉積包括硅烷物質(zhì)的材料，其覆蓋解理的表面，從而以等于或大于或小于材料的固相外延再生長率的沉積速率增厚第一厚度的硅材料，以結(jié)晶這樣的材料，其覆蓋第一厚度的硅材料。在一種可替換的特定具體實施方式
中，本發(fā)明提供了一種制造用于光伏材料的基板的方法。該方法包括提供施主基板，該施主基板包括解理區(qū)域、表面區(qū)域、以及限定在解理區(qū)域和表面區(qū)域之間的第一厚度的硅或鍺材料。該方法還包括將第一厚度的硅或鍺材料轉(zhuǎn)移到操作基板的操作基板表面區(qū)域以-f吏在解理區(qū)域附近范圍內(nèi) 的一部分施主基板分開以及將表面區(qū)域結(jié)合于操作基板的操作基板表面區(qū)域，以引起解理的表面區(qū)域的形成，該解理的表面區(qū)域覆蓋第一厚度的硅或鍺材料。在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，該方法包括將包括硅烷和/或鍺烷物質(zhì)的氣體供給到反應(yīng)室。該方法優(yōu)選利
用至少選自輝光;^文電、等離子體、光增強的或熱CVD的一種方法來沉積第一材料以及硅烷和/或鍺烷物質(zhì)，其覆蓋解理的表面，從而以等于或大于或甚至小于材料的固相外延再生長率的沉積速率增厚第一厚度的硅或鍺材料，以結(jié)晶這樣的材料，其覆蓋第一厚度的石圭或鍺材料。在一種特定的CVD系統(tǒng)，如其中操作基才反的兩個表面均暴露于反應(yīng)氣體的分4比式爐系統(tǒng)(間歇式爐系統(tǒng)，batch furnace system )中，該方法還至少在當(dāng)沉積第一材并牛時的部分時間內(nèi)沉積第二材料，其覆蓋操作基板的背面區(qū)域以形成多晶或非晶材料，其覆蓋操作基板的背面區(qū)域。取決于具體實施方式
，第二材料可以是單晶或優(yōu)選非晶或多晶的。
在又一種可替換的具體實施方式
中，本發(fā)明提供了一種光伏器
件。該器件具有操作基板，其包括操作基板表面區(qū)域。在一種特定的具體實施方式
中，該器件具有覆蓋操作基板表面區(qū)域的界面材
料。層轉(zhuǎn)移薄膜(layer transferred film)覆蓋界面材料。在一種特
定的具體實施方式
中，該器件具有沉積厚度的單晶硅、單晶鍺材料或單晶硅-鍺合金材料(其中具有一個或多個缺陷)。
更進(jìn)一步，本發(fā)明提供了一種光伏器件。該器件包括操作基板，其包括操作基板表面區(qū)域。該器件具有第一厚度的硅或鍺材料層，其中第一厚度的硅或鍺材料層轉(zhuǎn)移到操作基板的操作基板表面區(qū)
16域。該器件還具有由第一厚度的硅或鍺材料提供的解理的表面區(qū)
域。利用至少選自輝光》文電、等離子體、光增強的或熱CVD的一種方法以及硅烷和/或鍺烷物質(zhì)所提供的沉積的第一單晶硅或鍺材料覆蓋解理的表面以增厚第一厚度的硅或鍺材料。該器件還具有沉積的第二材料，其覆蓋操作基板的背面區(qū)域，以形成覆蓋操作基板背面區(qū)域的多晶或非晶材料。
如上所述，在某些具體實施方式
中，該方法包括利用輝光ii電、等離子體、光增強的或熱CVD等來沉積包括硅烷物質(zhì)的材料，其覆蓋解理的表面從而以等于或大于或小于材料的固相外延再生長率的沉積速率來增厚第一厚度的硅材料，以結(jié)晶這樣的材料，其覆蓋第一厚度的^f圭材料。在優(yōu)選的具體實施方式
中，材料的沉積速率等于或小于材沖+的固相外延再生長率，以在沉積發(fā)生的同時以原位方式結(jié)晶材料。在其他具體實施方式
中，沉積速率稍樣史大于固相外延再生長率以使晶體材料以有效和高質(zhì)量的方式形成。在其他具體實施方式中，當(dāng)沉積速率比外延再生長率更大或大許多時，則暫時中止或放慢沉積以使晶體材料再生長。取決于最終厚度，該方法可以使材料沉積至第一厚度，使第一厚度的材料再生長成晶體，使另外的材料沉積至第二厚度，使第二厚度的材料再生長成晶體，使另外的材料沉積至第N厚度，其中N是大于2的整數(shù)，并使在第N 厚度的材料再生長成晶體。如所描述的，根據(jù)一種特定的具體實施方式，重復(fù)沉積和外延再生長的步驟，以獲得所期望的最終厚度和薄膜質(zhì)量。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及替換。
在一種特定的具體實施方式
中，本發(fā)明提供了一種用于制造供一個或多個太陽能電池組件(太陽能電池模塊，solar module)使用的太陽能電池的方法。該方法包括提供支承構(gòu)件(其優(yōu)選具有與在下文更詳細(xì)描述的轉(zhuǎn)移的施主材料相匹配的熱膨脹系數(shù)(CTE))，該支承構(gòu)件具有表面區(qū)域、底部、以及確定的厚度。該方法包括形成可分離材詳牛(releasable material)(例如，4且4造區(qū)i成、二氧4匕石圭粗糙區(qū)域)，其覆蓋支承構(gòu)件的表面區(qū)域。在一種優(yōu)選的具體實施方式中，支承構(gòu)件可以由適宜的材料如硅基板制成，其用作可重復(fù) 4吏用的介質(zhì)以允許高溫處理如石圭外延生長等。由于是相同的材升牛，所以保證了支承構(gòu)件、轉(zhuǎn)移的硅薄膜、和外延生長層之間的CTE 與處理是相容的。在以下描述中，石圭支承構(gòu)件用作匹配石圭層轉(zhuǎn)移和石圭外延生長的實例，^f旦應(yīng)當(dāng)理解，支浮義構(gòu)件還可以制造自不同的材泮+或材料的組合以及層，其能夠承受處理溫度范圍、化學(xué)處理，具有低污染，具有與轉(zhuǎn)移的和沉積的膜匹配的適宜的CTE，并且最后可以允i午重復(fù)^f吏用以節(jié)約，除非它具有這才羊的^f氐成本以致一次性4吏用能夠支持所獲得器件的目標(biāo)成本。該方法還包括從覆蓋可分離材料的施主基板轉(zhuǎn)移第一厚度的硅材料。該方法包括形成第二厚度的半導(dǎo)體材料，其覆蓋第一厚度的硅材料以形成總厚度的材料。然后該方法從可分離材料除去總厚度的材料并在總厚度的材料的一個或多個部分上形成一個或多個光伏器件。在一種可替換的特定具體實施方式
中，本發(fā)明提供了一種用于制造供一個或多個太陽能電池組件使用的太陽能電池的方法。該方法包括才是供石圭支承構(gòu)件。石圭支浮義構(gòu)件可以具有表面區(qū)域、底部、以及在表面區(qū)域和底部之間的確定的厚度。該方法還包括形成可分離材料，其覆蓋硅支承構(gòu)件的表面區(qū)域。該方法從覆蓋可分離材料的第一施主基板轉(zhuǎn)移第一厚度的硅材料，以形成覆蓋可分離材料的第一厚度的硅材料，同時可分離材料促進(jìn)第一厚度的硅材料的轉(zhuǎn)移。在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，可分離材料覆蓋硅支承構(gòu)件并且由這樣的表面粗糙度表征，其促進(jìn)第一厚度的硅材料結(jié)合于可分離材料。該方法還包括形成第二厚度的半導(dǎo)體材料，其覆蓋第一厚度的硅材料，以形成總厚度的材料，其覆蓋可分離材料。然后該方法在總厚度的材并午的一個或多個部分中形成一個或多個光伏電池，并從該厚度的材料除去可分離材料。在一種可替換的特定具體實施方式
中，本發(fā)明提供了一種用于制造供一個或多個太陽能電池組件^使用的太陽能電池的方法。該方法包括提供支承構(gòu)件。該支承構(gòu)件可以具有表面區(qū)域、底部、以及在表面區(qū)域和底部之間的確定的厚度。在一種特定的具體實施方式
中，該支7 義構(gòu)4?？梢允禽d體構(gòu)4牛(carrier element)。該方法/人覆蓋支承構(gòu)件的第一施主基板轉(zhuǎn)移第一厚度的硅材料，以形成覆蓋支承構(gòu)件的第一厚度的硅材料。然后該方法形成第二厚度的半導(dǎo)體材料，其覆蓋第一厚度的硅材料，以形成覆蓋支承構(gòu)件的總厚度的材料。然后該方法在總厚度的材料的一個或多個部分上形成一個或多個光伏器件。在又一種可替換的具體實施方式
中，本發(fā)明提供了一種用于制造太陽能電池或其他類似基板，包括集成電路的系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有支承構(gòu)件，該支承構(gòu)件具有表面區(qū)域、底部、以及在表面區(qū)域和底部之間的確定的厚度。在支承構(gòu)件的表面區(qū)域上以一空間構(gòu)造方式才是供了一個或多個開口 (opening)(例如，簡單、陣列、圓形構(gòu)造)。流體源結(jié)合于一個或多個開口。在一種特定的具體實施方式
中，流體源適合于通過在支承構(gòu)件的表面區(qū)i或上的一個或多個開口4是供流體?？煞蛛x材一牛覆蓋支承構(gòu)件的表面區(qū)域。該系統(tǒng)具有^隻蓋可分離材料的第一厚度的半導(dǎo)體材料，以形成覆蓋可分離材料的第一厚度的轉(zhuǎn)移材料，可分離材料覆蓋支承構(gòu)件。取決于該具體實施方式
，可以有其4也變4b、更改、以及^齊才奐。利用本發(fā)明可以獲得相對于現(xiàn)有技術(shù)的許多益處。尤其是，才艮據(jù)一種特定的具體實施方式
，本發(fā)明使用受控的能量和選擇的條件以優(yōu)先地在玻璃基4反上解理(cleave)光伏薄力莫。在一種特定的具體實施方式中，本方法和器件在玻璃上^是供了非常高質(zhì)量的光伏材泮牛，其可以用作封裝材4+的一部分。在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，本方法和結(jié)構(gòu)提供了單晶硅，其利用光伏電池提供了有效的動力。另外，根據(jù)一種特定的具體實施方式
，本方法提供了高生長率增厚方法，其具有所期望的熱特點。即，4艮據(jù)一種特定的具體實施方式，該方法可以提供材料(其可以是晶體或結(jié)晶的)的沉積，而沒有損害玻璃操作基板材料。在其他具體實施方式
中，該方法便于在基才反構(gòu)件的正面和背面上形成光伏材料。取決于該具體實施方式，可以獲得一種或多種這些益處。在整個本說明書中并且尤其是在下文中，可以4苗述這些和其4也益處。此外，根據(jù)本發(fā)明的具體實施方式
使用了受控的能量和選擇的條件以優(yōu)先地解理和處理光伏薄膜材料而不可能由于過多的能量釋放和/或熱能而損害這樣的薄膜。這種解理方法選擇性地從基板除去光伏薄膜材料，同時防止了可能對薄膜或基板的剩余部分的損傷。另外，才艮據(jù)一種特定的具體實施方式
，本方法和結(jié)構(gòu)利用i殳置在基板中的解理層便于在半導(dǎo)體加工(其可能發(fā)生在更高溫度下) 過程中更有效的加工。在一種特定的具體實施方式
中，附著于4喿作基板的解理薄膜經(jīng)受快速熱處理過程以牢固地將解理薄膜連接于操作基板而沒有在解理薄膜和操作基板之間提供的界面區(qū)域附近范圍內(nèi)形成缺陷。在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，本方法和結(jié)構(gòu)揭: 供了單晶硅，其利用光伏電池提供了有效的動力。在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，本方法和結(jié)構(gòu)使用了可分離材津+,其促進(jìn)兩種材剩-之間的附著和兩種材料;波此的除去。取決于該具體實施方式
，可以獲得一種或多種這些益處。在整個本il明書中并且尤其是在下文中，可以描述這些和其他益處。在已知加工^支術(shù)的范圍內(nèi)，本發(fā)明獲4尋了這些益處和其他益處。然而，通過參照說明書的后面部分和附圖，可以實現(xiàn)對本發(fā)明的凈爭點和優(yōu)點的進(jìn)一步理解。

圖1至圖14示出了根據(jù)本發(fā)明的一種具體實施方式
的用于制造光伏器件的方法；
圖14A是根據(jù)本發(fā)明一種具體實施方式
的輝光放電反應(yīng)室的簡圖14B是#4居本發(fā)明一種具體實施方式
的熱CVD反應(yīng)爐系統(tǒng) 的簡圖14C是硅的無氫固相外延再結(jié)晶率作為溫度的函數(shù)的簡化曲線圖14D是石圭烷氣體的沉積速率和石圭的固相外延生長率作為溫度的函數(shù)的簡化曲線圖15至18示出了才艮據(jù)本發(fā)明具體實施方式
的太陽能電池構(gòu)造的簡圖19是才艮據(jù)本發(fā)明一種具體實施方式
的具有反射表面區(qū)域的太陽能電池的簡圖；以及
圖20是才艮據(jù)本發(fā)明一種具體實施方式
的具有透鏡或光改變方向區(qū)i或的太陽能電池的簡圖。
圖21示出了沖艮據(jù)本發(fā)明一種具體實施方式
的太陽能電池的簡圖，其中太陽能電池具有耦合于在薄膜電池厚度范圍內(nèi)的波導(dǎo)陷光才莫的光改變方向區(qū)域。
圖22至24示太陽能電池。圖25示出了才艮據(jù)本發(fā)明的一種可替換具體實施方式
的雙結(jié)硅太陽能電池。
圖26示出了才艮據(jù)本發(fā)明的一種可替換具體實施方式
的三結(jié)石圭太陽能電池。
圖27是才艮據(jù)本發(fā)明一種具體實施方式
的^f吏用層轉(zhuǎn)移方法制造用于太陽能電池組件的太陽能電池的方法的簡化工藝流程圖。
圖28-38是示出了根據(jù)本發(fā)明一種具體實施方式
的使用層轉(zhuǎn)移方法制造用于太陽能電池組件的太陽能電池的方法的簡圖。
圖39是根據(jù)本發(fā)明一種具體實施方式
的使用層轉(zhuǎn)移方法制造用于太陽能電池組件的太陽能電池的一種可一^換方法的簡4b工藝流程圖。
圖40-50是示出了根據(jù)本發(fā)明又一種可替換具體實施方式
的使用層轉(zhuǎn)移方法制造用于太陽能電池組件的太陽能電池的方法的簡圖。
圖51是根據(jù)本發(fā)明又一種可替換具體實施方式
的使用層轉(zhuǎn)移方法制造用于太陽能電池組件的太陽能電池的一種可^^換方法的簡化工藝流程圖。
圖52-58是示出了根據(jù)本發(fā)明又一種可替換具體實施方式
的使用層轉(zhuǎn)移方法制造用于太陽能電池組件的太陽能電池的方法的簡圖。
2具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明的具體實施方式
，提供了涉及光伏材料的制造的技術(shù)。更具體地說，根據(jù)本發(fā)明的一種具體實施方式
提供了一種技術(shù)，該技術(shù)包括用于形成太陽能電池結(jié)構(gòu)的方法和結(jié)構(gòu)，其中利用了用于光伏用途的層轉(zhuǎn)移技術(shù)。根據(jù)本發(fā)明的其他具體實施方式
提供了一種增厚方法，該增厚方法4吏用具有期望的沉積速率和熱平4軒的石圭烷型物質(zhì)用于制造光伏器件。雖然根據(jù)本發(fā)明的某些具體實施方式
可以采用乙；圭烷或丙石圭烷型物質(zhì)，^f旦取決于特定的具體實施方式
，還可以^吏用其他^圭纟克物質(zhì)。取決于具體實施方式
，可以利用各種才支
術(shù)來進(jìn)行沉積，這些技術(shù)包括大氣壓CVD( APCVD )、原子層CVD (ALCVD)(例如，原子層外延和原子層沉積(ALD))、氣溶月交輔助CVD (AACVD)、直接液體注入CVD ( DLICVD )、熱絲 CVD (HWCVD)(例如，催化CVD ( Cat-CVD)或熱燈絲CVD (HFCVD)、低壓CVD (LPCVD)、樣i波等離子體輔助CVD (MPCVD )、等離子體增強CVD( PECVD )、快速熱CVD( RTCVD )、遠(yuǎn)程等離子體增強CVD ( RPECVD )、超高真空CVD ( UHVCVD ) 等。應(yīng)當(dāng)明了，本發(fā)明具有4交寬范圍的用途；它還可以應(yīng)用于其4也類型的用途如用于集成半導(dǎo)體器件、光子器件、壓電元器件、平板顯示器、樣i電子枳4成系統(tǒng)("MEMS")、納米l支術(shù)結(jié)構(gòu)、傳感器、激勵器、集成電路、生物和生物醫(yī)學(xué)裝置等的三維封裝。
下面簡要概述在半導(dǎo)體基板上制備光伏層的方法。
1. 4是供半導(dǎo)體基板，其具有表面區(qū)域、解理區(qū)域以及在表面區(qū) 域和解理區(qū)域之間的待除去的第一厚度的材泮牛；
2. 將半導(dǎo)體基才反對準(zhǔn)光學(xué)透明基4反；
3. 將半導(dǎo)體基板的表面區(qū)域結(jié)合于光學(xué)透明基板的第一表面區(qū)域；4. 開始在部分解理區(qū)域上進(jìn)4亍受控的解理作用；5. 解理半導(dǎo)體基板以從半導(dǎo)體基板除去第一厚度的材料，而表面區(qū)域仍然結(jié)合于第一表面區(qū)域，以引起解理的表面區(qū)域的形成；以及6. 可選地，形成第二厚度的半導(dǎo)體材料(例如使用硅烷物質(zhì))，其覆蓋解理的表面區(qū)域，以形成所獲得厚度的半導(dǎo)體材料，其具有一個或多個光伏區(qū);或；7. 提供覆蓋玻璃材料(cover glass material)，其覆蓋第二厚度的半導(dǎo)體材料；以及8. 如需要的話，進(jìn)行其他步驟。上述步驟順序^是供了才艮據(jù)本發(fā)明一種具體實施方式
的方法。如所示，該技術(shù)包括利用用于光伏用途的層轉(zhuǎn)移技術(shù)來形成太陽能電池結(jié)構(gòu)的方法和結(jié)構(gòu)。在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，該方法4吏用硅烷物質(zhì)反應(yīng)氣體來形成第二厚度的材料，其增厚第一厚度的材料。還可以提供其他備選方案，其中可以增加一些步驟、耳又消一個或多個步^^驟、或以不同的順序才是供一個或多個步-驟，而沒有背離本文中權(quán)利要求的范圍。例如，在一種具體實施方式
中，在解理的表面區(qū)域上形成第二厚度的半導(dǎo)體材料之前，可以通過制圖外延法在其上形成種子層。可替換地，可以有形成該結(jié)構(gòu)的其他方式。即，才艮據(jù)一種特定的具體實施方式
，最初可以在蓋板(cover sheet)如覆蓋玻璃和其 4也適宜的材料上形成序列(sequence),然后形成其4也層。層轉(zhuǎn)移發(fā)生在覆蓋玻璃上，其用來形成太陽能電池器件的其余部分。其他技術(shù)可以使用轉(zhuǎn)移基板，其將層轉(zhuǎn)移材料轉(zhuǎn)移到操作基板上。本方法的進(jìn)一步的詳情可以參見整個本說明書以及尤其是下文。如圖l所示，該方法提供了一種具有第一偏轉(zhuǎn)特性、背面、以及正面的透明操作基板。該透明操作基板可以是玻璃、石英、玻璃陶瓷、聚合物、或其他復(fù)合物等。〗又舉例來說，該透明基4反具有厚度、背面、以及正面。該透明基板是玻璃，如用于覆蓋太陽能電池的那些等。耳又決于該具體實施方式
，玻璃是有點柔性的并且在剛性
上應(yīng)該經(jīng)受住墊才反。當(dāng)然，可以有其^也變4b、更改、以及^H奐。
在可替換的具體實施方式
中，4喿作基4反可以是任何均質(zhì)材料、分級材料、或多層材料、或這些的任何組合。即，操作基板可以由幾乎任何單晶、多晶、或甚至非晶型基板制成。另外，該基板可以
由III/V材料如砷化鎵、氮化鎵(GaN)等制成。另夕卜，該基板可以是碳化硅、鍺、硅、玻璃、玻璃陶瓷、或石英組合、塑料、以及聚合物，其具有柔性特性。優(yōu)選地，根據(jù)一種特定的具體實施方式
，操作基板稍微具有柔性特性，其不適用于層轉(zhuǎn)移方法。取決于該特定的具體實施方式
，基板的不合適的特性引起過度的粗糙、破裂、部分膜分離等。取決于特定的具體實施方式
，還可以使用材料的任何其他組合。
在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，本發(fā)明提供了一種支持基板 (backing substrate )以增加才喿作基板結(jié)構(gòu)的剛性，如圖2所示。優(yōu) 選地，支持基板具有一厚度和這樣的材料，其適合于提供多層結(jié)構(gòu) 的有效偏轉(zhuǎn)特性，其中多層結(jié)構(gòu)至少由支持基板和操作基板構(gòu)成以適合于厚度的含硅材料從施主基板被轉(zhuǎn)移到操作基板的正面。
僅舉例來說，支持基板是用于石英操作基板的硅片。這樣的支持基板具有725微米+/-15微米的厚度并且由單晶硅制成，其中使用例如200毫米的施主/操作/支持基板結(jié)構(gòu)。這樣的基板具有約130 吉帕的楊氏模量。可以使用其他類型的材料和一定厚度如塑料、金屬、玻璃、玻璃陶資、石英、復(fù)合物等以向組合的支持和操作基板結(jié)構(gòu)提供剛性。當(dāng)然，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明了其他變化、更改、以及^^才奐。在一種可選的特定具體實施方式
中，該方法在支持和/或透明梯: 作基板的表面上進(jìn)行清洗和/或活化過程(例如，等離子體活化過程)，如圖3和圖4所示。這才羊的等離子體活化過程可清洗和/或活化基板的表面。在20。C-40。C的溫度下利用含氧或含氮等離子體提供等離子體活化過程。優(yōu)選在由加利福尼亞圣何塞的Silicon Genesis Corporation制造的雙頻率等離子體活化系統(tǒng)中進(jìn)行等離子體活化過程。在其他具體實施方式
中，可以沒有任何支持材料?？商?炎地，在另外的具體實施方式
中，本方法可以通過靜電吸盤(electrostatic chuck)和/或多孔式吸盤等來使用支持材料。取決于特定的具體實施方式，本支持材料可以提供在操作基板或施主基板上或提供在操作基^反和施主基^反上。當(dāng)然，可以有其^也變化、更改、以及替4灸。參照圖5,該方法引發(fā)支持基板連接于透明操作基板的背面，其經(jīng)常物理上與其他結(jié)構(gòu)分開。該方法優(yōu)選臨時將支持基纟反附著于透明操作基板的背面，以牢固地將支持基板連接于透明操作基板，從而形成多層結(jié)構(gòu)。僅舉例來說，根據(jù)一種優(yōu)選的具體實施方式
，硅片支持基板牢固地附著于石英板而沒有任何其他更改和/或變化。這里， >法片具有非常薄的本征氧化物(native oxide )的涂層，其粘結(jié)于石英才反的表面，雖然可以存在沒有這樣的本4正氧化物的具體實施方式，如圖6所示。在其^f也具體實施方式
中，可以利用靜電方法或纖網(wǎng)固結(jié)(web bonding),包括共價結(jié)合、這些的任何組合等，來發(fā)生粘結(jié)。在另外的可替換的具體實施方式
中，還可以利用旋涂玻璃、膠層、這些的任何組合等來發(fā)生粘結(jié)。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及^#換。如所示，該方法包括提供施主基板，該施主基板包括解理區(qū)域、正面、背面、以及在正面和解理區(qū)域之間的一厚度的含珪材料，如圖7所示。僅舉例來說，施主基板可以是硅片、鍺片、硅鍺材料、
含碳化硅材料、ni/v族化合物、這些的任何組合等。在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，施主基板是利用光敏材料制成。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及替換。
取決于具體實施方式
，可以利用各種技術(shù)來形成解理區(qū)域。即，
可以利用注入顆^立"參雜顆并立，implanted particle)、沉4只層、擴散材料、圖案化區(qū)域、以及其他技術(shù)的任何適宜的組合來形成解理區(qū) 域。參照圖6,該方法利用注入方法引入某些高能粒子穿過施主基板的頂面至所選定的深度，其限定該厚度的材料區(qū)域，稱作材料"薄膜"?？梢允褂酶鞣N技術(shù)以將高能粒子注入硅片。這些技術(shù)包括利用侈'J^口由卞者^口 Applied Materials, Inc.等7^司制造的射束線離子注人 "i殳備的離子注入?？商鎿Q地，可以利用等離子體浸沒離子注入 ("Pill")技術(shù)、離子簇射(ion shower)、以及其他非質(zhì)量比技術(shù)(non-mass specific technique )來發(fā)生注入。還可以使用上述技術(shù) 的組合。當(dāng)然，所^f吏用的4支術(shù)取決于用途。
取決于用途，4艮據(jù)一種優(yōu)選的具體實施方式
，通常選擇更小質(zhì) 量的粒子以降低損傷材料區(qū)域的可能性。即，更小質(zhì)量的粒子容易穿過基板材料至所選定的深度而基本上沒有損傷粒子穿過的材料區(qū)域。例如，更小質(zhì)量的粒子(或高能粒子)可以是幾乎任何帶電荷的(例如，正的或負(fù)的)和/或中性原子或分子、或電子等。在一種特定的具體實施方式
中，粒子可以是中性的和/或帶電荷的粒子，其包括離子如氫和它的同位素的離子，稀有氣體離子如氦和它的同位素，以及氖等，這取決于具體實施方式
。粒子還可以來源于化合物如氣體，例如，氫氣、水蒸氣、甲烷、和氫化合物，以及其他輕原子質(zhì)量沖立子?？蒦,纟奐地，該4立子可以是上述粒子、和/或離子和/ 或分子物質(zhì)和/或原子物質(zhì)的〗壬何組合。該粒子通常具有足夠的動能以穿過表面至在表面之下所選定的深度。例如，使用氫作為注入硅片的物質(zhì)，利用特定的一組條件進(jìn)行注入過程。注入劑量乂人約1 x ioe 15至約1 x 10e 18原子/cm2變化，并JM尤選i也劑量大于約1 x lOe 16原子/cm2。注入能量/人約1 KeV 至約1 MeV變4匕，并且通常為約50 KeV。注入溫度/人約20至約 600°C變化，并且優(yōu)選為低于約400°C以防止基本量的氫離子擴散出注入的石圭片以及退火注入的損傷和應(yīng)力的可能性?？梢詫潆x子選擇性地引入硅片至所選定的深度，其準(zhǔn)確度為約+/-0.03至+/-0.05 樣吏米。當(dāng)然，所使用的離子類型和工藝操作條件取決于用途。有效地，注入粒子在所選定的深度沿著平行于基板頂面的平面增加應(yīng)力或減少斷裂能。該能量部分;也取決于注入物質(zhì)和條4牛。這些粒子會在所選定的深度降低基板的斷裂能水平。這允許在所選定的深度沿著注入平面的受控解理。注入可以在這才羊的條件下發(fā)生，以致在所有內(nèi)部位置的基板的能態(tài)不足以在基板材料中引發(fā)不可逆斷裂(即，分離或解理)。然而，應(yīng)當(dāng)注意到，注入確實通常會在基板中引起一定量的缺陷(例如，微缺陷)，其通?？梢灾辽俨?分地通過其后的熱處理，例如，加溫退火或快速加溫退火加以^修復(fù)。所獲得的已經(jīng)受注入的基4反由圖7的簡圖示出。取決于具體實施方式
，可以存在其4也才支術(shù)來形成解理區(qū)i或和/ 或解理層。僅舉例來說，可以利用其他方法來形成這樣的解理區(qū)域，戶斤述方法^者長口碎爾4乍力口矛^畐尼亞圣克4立4立Silicon Genesis Corporation 的NanocleaveTM方法、法國Soitec SA的SmartCutTM方法、以及日本東京Canon Inc.的Eltran"TM方法、4壬4可類似的方法等的那些方法。當(dāng)然，可以有其<也變4匕、更改、以及替才奐。在一種特定的具體實施方式
中，已結(jié)合于支持基板的透明操作基板、以及施主基板均經(jīng)受等離子體活化過程，如圖8中部分所示。這樣的等離子體活化過程可清洗和/或活化基^反的表面。在20°C至 40。C的溫度下利用含氧或含氮等離子體提供等離子體活化過程。優(yōu)選在由力口利福尼亞圣4可塞的Silicon Genesis Corporation制造的雙步貞率等離子體活化系統(tǒng)中進(jìn)行等離子體活化過程。當(dāng)然，可以有其4也變化、更改、以及替換，其已在本文中以及在本說明書以外進(jìn)行了描述。
其后，還如圖9所示，將每個這些基板粘結(jié)在一起。如所示，操作基板已粘結(jié)于施主晶片(施主薄片，donor wafer)。優(yōu)選利用由Electronic Vision Group制造的EVG 850粘結(jié)工具或其4也類似方法來粘結(jié)基板。還可以使用其他類型的工具如由Karl Suss制造的那些工具。當(dāng)然，可以有其4也變化、更改、以及^,4灸。優(yōu)選;也，在透明才喿作基4反和施主基4反之間的粘結(jié)基本上是永久的并具有良好的可靠性。
因此在粘結(jié)以后，〗吏粘結(jié)的結(jié)構(gòu)經(jīng)受烘烤處理。烘烤處理^使粘結(jié)基板保持在預(yù)定的溫度和預(yù)定的時間。優(yōu)選地，對于硅施主基板和透明操作基板，溫度乂人約200或250°C至約400°C變化并且優(yōu)選為約350。C，時間為約1小時左右。在一種特定的具體實施方式
中，可以利用借助于加熱板和/或表面的傳導(dǎo)加熱方法，其將直4妾來自加熱板的熱能直接耦合(結(jié)合，couple)于粘結(jié)基板，來進(jìn)行本烘烤處理。在其他具體實施方式
中，可以利用輻射、傳導(dǎo)、對流、或這些技術(shù)的任何組合等來提供熱能。取決于特定的用途，可以有其他變化、更改、以及替換。
在一種特定的具體實施方式
中，利用低溫?zé)岵?驟將基4反連接或熔合在一起。低溫?zé)崽幚硗ǔ？纱_保，注入顆粒不會對材料區(qū)域施加過大的應(yīng)力，其可能會產(chǎn)生不受控的解理作用。與等離子體活化表面處理結(jié)合，此步驟的另一個要考慮的問題是允許增加粘結(jié)強度以在相同的烘烤處理步艱《期間消除組件的分層，其通常由所用不同材料的熱膨脹系數(shù)失配誘導(dǎo)的應(yīng)力所引起。在一種特定的具體實施方式中，低溫粘結(jié)過程通過自粘結(jié)過程發(fā)生。尤其是，剝離一個晶片(wafer)以從中除去氧化(或一個基板未被氧化)。洗滌液處理晶片表面以在晶片表面上形成O-H 4建。用來清洗晶片的溶液的一個實例是過氧化氫和碌b酸的混合物、以及其他類似溶液。干燥器干燥: 晶片表面以從基板表面除去任何殘留的液體或顆粒。通過將清洗基板的表面放置在一起而發(fā)生自粘結(jié)。
可替換地，將粘合劑配置在基板的任一個或兩個表面上，其將一個基板粘結(jié)于另一個基板。在一種特定的具體實施方式
中，粘合劑包括環(huán)氧、聚酰亞胺型材料等?？梢允褂眯坎Ａ右詫⒁粋€基板表面粘結(jié)于另一個基板正面上。這些旋涂玻璃("SOG")材料其中包括硅氧烷或硅酸酯(硅酸鹽)，其經(jīng)常與基于醇的溶劑等進(jìn) 行混合。SOG可能是一種所期望的材料，因為在SOG被施加于晶片表面以后，經(jīng)常需要4氐溫(例如，150至250。C)來固化SOG。
可替換地，可以使用各種其他低溫技術(shù)以將施主晶片連接(結(jié) 合)于操作基板。例如，可以使用靜電粘結(jié)技術(shù)以將兩個基板連接在一起。尤其是，4吏一個或兩個基才反表面帶有電荷以吸引到其他基板表面。另外，可以利用各種其他通常已知的技術(shù)來使施主基板熔合于才乘作晶片(處理晶片，handle wafer)。在一種特定的具體實施方式中，將施主基板和操作基板連接在一起的本粘結(jié)方法可以使用原位等離子體活化粘結(jié)方法、原位靜電粘結(jié)方法、這些的任何組合等。當(dāng)然，所使用的技術(shù)取決于用途。
在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，該方法在兩個基板之間4吏用光耦合材料。該光耦合材料是任何適宜的材料，其具有約1.8至約2.2 的折射率，^E可以是其他4斤射率。該材沖+可以選自氧化錫、銦錫氧化物(ITO)、氧化鋅(ZnO)、二氧化鈥或其他介電堆積形成材料等，包括這些的組合。取決于具體實施方式
，該材料可以包括一層或多層、以及其他構(gòu)造。當(dāng)然，可以有其4也變化、更改、以及3齊才灸。該方法在粘結(jié)_14反結(jié)構(gòu)上進(jìn)行受控的解理過程，如圖10和圖
11所示。受控的解理過程在施主基4反的部分解理區(qū)i或內(nèi)提供所選才奪
的能量。僅舉例來說，在美國專利第6,013,563號中已描述了受控的解理過禾呈，上述美國專利的題目是Controlled Cleaving Process, 共同專爭ih纟會力口利^畐尼亞圣^f可塞的Silicon Genesis Corporation,并且其披露的內(nèi)容結(jié)合于此作為參考。接著，該方法從施主基板清除 (free)該厚度的材料以從施主基板完全除去該厚度的材料，如圖 12所示。
在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，該方法乂人透明才喿作基4反除去支持基板，如圖13所示。在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，在支持基板和操作基板之間的附著是臨時的并可以借助于機械力被除去而沒有損害任何一個基4反。在一種特定的具體實施方式
中，可以使用分離過程以從操作基板分開支持基板。在一種特定的具體實施方式
中，當(dāng)利用靜電、真空、或機械式夾盤和/或附著裝置已提供支持基板構(gòu)件時，則還可以免除支持基板。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及替換。
參照圖14，該方法在該厚度的材料的表面上形成光伏器件。這樣的器件還可以包括集成半導(dǎo)體器件和光伏器件?？梢岳贸练e、蝕刻、注入、感光掩蔽方法、噴墨印刷、絲網(wǎng)印刷、這些的4壬何組合等來制作上述器件。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及一齊換。
在一種特定的具體實施方式
中，該方法還可以利用沉積工藝來增厚該厚度的轉(zhuǎn)移材料。在一種特定的具體實施方式
中，該方法使用固相外延工藝和/或其他形式的沉積工藝。4艮據(jù)一種特定的具體實施方式，該工藝可以形成適宜的單晶石圭或類似材沖牛。〗又舉例來i兌，該材料可以是非晶硅、多晶硅、鍺以及硅鍺合金。例如，非晶硅利用底層轉(zhuǎn)移硅薄膜作為才莫板可以有利地便于單晶硅的固相外延生長?？梢栽黾庸璨牧铣练e的有效速率的另一個方法是用硅納米顆粒(有利地非晶硅)噴射或涂覆表面，該硅納米顆?？梢员粺崽幚硪?利用底層轉(zhuǎn)移硅薄膜作為模板來產(chǎn)生單晶硅。其可以被干施加或利用液體施加，其中液體將在隨后處理過禾呈中^皮除去。利用適當(dāng)?shù)奶?br> 理如激光退火、快速熱處理(flash thermal treatment)等，多晶硅和其他材津牛還可以允許單晶再生長。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及替換。
在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，本方法4吏用石圭烷物質(zhì)，其可以利用所期望的熱平4軒和生長率加以沉積。在一種特定的具體實施方式中，該方法包括將包括丙硅烷物質(zhì)的氣體供給到反應(yīng)室。取決于具體實施方式
，硅烷還可以是乙硅烷或丙硅烷和其他硅烷的組合。丙^圭烷的一個實例可以由稱作Voltaix， Inc.( PO Box 5357 N. Branch, NJ 08876)的公司提供。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及替換。本方法的進(jìn)一步詳情以及尤其是用于本發(fā)明的設(shè)備和/或工具可以參見整個本i兌明書以及尤其是下文。
^f又舉例來"i兌，通過圖14A中的輝光》文電反應(yīng)器或圖14B中的爐反應(yīng)器的簡圖示出了反應(yīng)室。這些圖^f又是實例，其不應(yīng)該不適當(dāng) 地限制本文中權(quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明了其他變化、更改、以及替換。如圖14A所示，輝光》文電包括反應(yīng)氣體供給(反應(yīng)氣體源)，其在由電感耦合RF輝光》文電激發(fā)以后供入反應(yīng)室。在一種特定的具體實施方式
中，為了高生產(chǎn)率制造，反應(yīng)器可以處5里多水匕基才反。反應(yīng)室的一個實例可以是由ASM International N. V.(總部i殳在荷蘭的比爾特霍芬(Bilthoven))制造的稱作ASM A 400的外延石圭沉積工具，^f旦也可以是其^f也反應(yīng)室。
在一種特定的具體實施方式
中，常用氣體其中包括丙義圭烷，乙硅烷，4參雜氣體如膦和乙硼烷，以及稀釋氣體如氫氣。在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，該方法-使用丙石圭》克物質(zhì)，以利用在反應(yīng)室內(nèi)的輝光》文電來形成沉積膜。在又一種優(yōu)選的具體實施方式
中，該方法〃使用丙石圭烷物質(zhì)，以利用反應(yīng)室內(nèi)的熱CVD過,呈來形成沉積、膜。其他CVD方法包括等離子體和光增強的CVD反應(yīng)氣體激發(fā)方法。該方法利用一種或多種這些CVD沉積過程來沉積材料(包括硅烷物質(zhì))，覆蓋解理的表面乂人而以等于或大于材坤+的固相外延再生長率的沉積速率增厚第一厚度的硅材料，以結(jié)晶這樣的材料，其覆蓋第一厚度的硅材#+。在一種特定的具體實施方式
中，可以參照下圖更詳細(xì)地描述固相外延再生長率。
圖14C是硅的固相外延生長率作為溫度的函數(shù)的簡化曲線圖。此圖示出了無氬固相外延生長率并且僅是一個實例，其不應(yīng)該不適當(dāng)?shù)叵拗票疚闹袡?quán)利要求的范圍。例如，富氫非晶硅薄膜將以不同速率再結(jié)晶，并且由于不適當(dāng)選擇再生長條件，其在晶體再生長中可能會遭受石皮i不。參見，例長口， P. Strandis等(Materials Research Society Spring Meeting, San Francisco 2006 )討論了在低溫(320°C -370°C)下沉積的高H非晶薄膜的晶體再生長破壞。如果厚度受到限制或沉積條件可以加以更改以生長低氫非晶薄膜，則這樣的薄膜可以在沒有單晶^^壞的情況下^^皮再結(jié)晶。如果在固相外延結(jié)晶溫度處理過程中，在非晶形層(無定形層)內(nèi)沒有發(fā)生無失見相成核過程，則低雜質(zhì)膜將原則上使非常厚的膜可以成功地再結(jié)晶。理解無規(guī)成核的動力學(xué)對于避免這種竟?fàn)庍^程是重要的。例如，Handbook of Crystal Growth Vol. 3 (Elsevier Science 1994)( "Crystal Growth")的第七章教導(dǎo)，取決于在晶體/非晶界面附近范圍內(nèi)的氫濃度，氫濃度可以延遲0和約50%之間的固相外延生長率。在650。C的再結(jié)晶溫度下，圖15的晶體生長表明，在2000埃非晶硅薄膜的完全結(jié)晶和無規(guī)晶相的成核之間存在約2.5個數(shù)量級。該曲線圖表明，在此結(jié) 晶生長溫度下，甚至在2倍生長延遲率(由于高氫含量)的情況下，該工藝操作條件將仍然使得結(jié)晶約20-30 (am的硅薄膜，而沒有發(fā)生無夫見成核過程。這4艮好地在目標(biāo)石圭薄膜厚度范圍內(nèi)，該目標(biāo)石圭薄膜厚度被描述為對于高效薄硅光伏太陽能電池是優(yōu)選的(參見，例如 A. W. Blakers & al., Appl, Phys. Lett. (60) 22， 1 June 1992 pp.2752-2754)。結(jié)晶生長的更高溫度是可能的，^旦在發(fā)生無失見相成才亥之前的臨界厚度將隨著增加溫度而減小。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將明了其他變化、更改、以及替換。
還如圖14C所示，沿著縱軸示出固相外延生長率或再生長率，其與4黃軸上的溫度相交。生長率i殳置為每秒更高晶相(higher crystalline phase)的厚度生長的度量，而溫度設(shè)置為1/kT。在所示出的尺度上，生長率是對數(shù)的。例如，術(shù)語固相外延生長率被定義為其中通過在單晶才莫^^附近非晶亞穩(wěn)相中無序原子的再有序化過程，非晶/晶相前進(jìn)的速率。當(dāng)有序化進(jìn)行時，晶體/非晶界面以一定速率(定義為固相外延生長率)移動。如所示，這種晶相增厚是動力學(xué)(即，溫度活化的)過程，^旦還可能受到雜質(zhì)如氫的影響。特別有利的是，選擇工藝操作條件和模板晶體質(zhì)量以使固相外延生長產(chǎn)生單晶質(zhì)量的薄膜。固相外延生長率的定義還可以具有與本領(lǐng) 域普通才支術(shù)人員的理解相一致的其他含義。當(dāng)然，可以有各種替換、更改、以及變化。然后在圖14D中，相對于使用硅烷氣體的薄膜的生長率示出了固相外延生長率，其將在下文更詳細(xì)地提供。
度的函凄t的簡化曲線圖。此圖由轉(zhuǎn)讓纟會ASM America Inc.的美國專利第6,821,825號的在40 4乇壓力下石圭烷物質(zhì)氣體沉積速率的圖10 提供，并且僅是一個實例，其不應(yīng)該不適當(dāng)?shù)叵拗票疚闹袡?quán)利要求的范圍。如所示，沿著縱軸示出了固相外延生長率或再生長率，其與橫軸上的溫度相交。生長率設(shè)置為每秒厚度的度量而溫度設(shè)置為 1/kT。該圖還示出甲硅烷(silane)、乙硅烷、以及丙硅烷的沉積速率。如所示，存在一個曲線區(qū)域，其中固相外延生長率大于或等于使用丙硅烷或乙硅烷的薄膜的生長率。在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，本增厚第一厚度的材料以？I起第二厚度的材料的形成的方法是在該區(qū)i或以在生長階,殳過程中,皮原位再結(jié)晶的方式實施的。如果固相外延生長率或雜質(zhì)釋》文速率不是足夠快速，則硅烷物質(zhì)的不經(jīng)常的和臨時的清洗(purging)可以有助于薄膜退火(在相同或在不同溫度下)以在重新開始沉積過程之前保持完全晶態(tài)。當(dāng)然，本領(lǐng)域普通4支術(shù)人員將明了其他變化、更改、以及替換。
在一種特定的具體實施方式
中，以所期望的速率提供了覆蓋第一厚度材庫牛的材^1"的沉積速率。在一種特定的具體實施方式
中，在圖14D的特定沉積工藝才喿作條件下，沉積速率/人約450至約550埃 /分鐘變化。取決于工藝操作條件，可以選擇動力學(xué)或質(zhì)量輸運受限的沉積工藝。在此實施例中，在約620。C下，丙硅烷的沉積交叉于動力學(xué)至質(zhì)量輸運受限的沉積。特定條件的選擇包括生長率、薄膜質(zhì)量以及薄膜均勻性。選擇速率以促進(jìn)例如太陽能電池或其他器件
的生產(chǎn)。在一種特定的具體實施方式
中，包括覆蓋第一厚度的薄膜的操作基板被批處理如利用如在美國專利申請?zhí)朥.S. 2006/0088985 Al中所描述的爐沉積系統(tǒng)， <旦也可以是其他系統(tǒng)。當(dāng) 然，可以有其4也變^f匕、更改、以及^,才奐。
在一種特定的具體實施方式
中，該方法包括在所期望的溫度下沉積材料以防止對操作基板的任何損傷，其中操作基板可以是玻璃或其他溫度敏感性材料。在一種特定的具體實施方式
中，將溫度保持在約650。C和更^f氐。在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，將溫度保持在約550。C和更低。取決于特定的具體實施方式
，沉積速率可以受限于質(zhì)量傳遞、動力學(xué)、或其他輸送限制。4又舉例來說，基本上通過質(zhì)量傳遞速率(傳質(zhì)速率，mass transfer rate )來表征沉積速率。在一個可替換的實施例中，基本上通過反應(yīng)速率來表征沉積速率。
當(dāng)然，可以有其4也變化、更改、以及替4奐。
在一種特定的具體實施方式
中，本方法包括蝕刻和/或沉積過程 (例如，等離子體輔助沉積)，用于在形成光伏區(qū)i或和/或形成增厚層的任何步驟以前平滑化解理的表面區(qū)域。根據(jù)一種特定的具體實施方式，該方法可以z使用平滑化過禾呈，其包4舌利用含有氫和氯化氫
35的環(huán)境對解理薄膜的熱處理?？商鎿Q地，蝕刻劑可以是化學(xué)浴(例
如，KOH、 TMAH)以將解理薄膜蝕刻至預(yù)定量。該蝕刻過程可以用來除去例如約300至約800埃的氫損害石圭。在一種特定的具體實施方式中，該蝕刻過程之前還可以是氧化過程以將氫損害區(qū)i或轉(zhuǎn)化成氧化物，該氧化物在以后利用纟爰沖氧化物蝕刻和/或其他適宜的蝕刻物質(zhì)#1剝離。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及替換。
在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，利用非晶石圭層來增厚轉(zhuǎn)移的材料。在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，非晶>法層一皮再結(jié)晶等。在一種特定的具體實施方式
中，利用納米微粒(例如，非晶硅、晶體硅、多晶硅、或這些的組合)的施加來沉積非晶硅層，該納米樣i粒在以后經(jīng)受熱處理以引起一片(sheet)增厚材料的形成?？商鎿Q地，根才居一種特定的具體實施方式
，可以在4氐溫下利用物理氣相沉^積或4匕學(xué)氣相沉積(例如，等離子體增強的)來形成非晶硅層。在一種優(yōu) 選的具體實施方式
中，已被沉積的覆蓋玻璃材料的非晶硅層在形成上述石圭層期間^皮保持在^f氐于500。C的溫度。在一種特定的具體實施方式中，獲得的薄膜可以是根據(jù)一種特定的具體實施方式
的單晶和 /或多晶結(jié)構(gòu)。在優(yōu)選的具體實施方式
中，獲得的薄膜是單晶并且具有適宜的電特性。當(dāng)然，可以有其^f也變4匕、更改、以及^,4灸。
取決于具體實施方式
，可以使增厚材料摻雜有雜質(zhì)以形成太陽能電池結(jié)構(gòu)。在一種特定的具體實施方式
中，可以原位摻雜、擴散、和/或利用離子束、等離子體浸沒注入、離子簇射、非質(zhì)量分離注入 (non-mass separated implantation )、基本上或部分非質(zhì)量分離的、或常頭見的注入4支術(shù)注入雜質(zhì)。才艮據(jù)一種特定的具體實施方式
，這些太陽能電池結(jié)構(gòu)可以包括對于P型和N型雜質(zhì)的雜質(zhì)區(qū)域。當(dāng)然，
可以有其〗也變〗匕、更改、以及^^換。
在一種特定的具體實施方式
中，該方法還可以形成另一層，其覆蓋增厚層以形成光伏器件。根據(jù)一種特定的具體實施方式
，其他層可以是半導(dǎo)體層，其可以用來增強為完成的太陽能電池結(jié)構(gòu)提供的光伏器件。在一種可替換的具體實施方式
中，其他層可以是鍺、
硅鍺、n/iv、 ni/v、這些的任何組合等。其他層可以用來形成另一組光伏區(qū)域，其可以耦合(結(jié)合)于其他光伏器件，以增強總光伏
強度(photovoltaic intensity)。當(dāng)然，可以有其4也變4匕、更改、以及替換。
在一種4吏用曱石圭烷物質(zhì)的優(yōu)選的具體實施方式
中，該方法-使用等離子體增強的CVD工藝來沉積石圭烷物質(zhì)。例如，可以4吏用等離子體沉積系統(tǒng)來沉積硅烷物質(zhì)，其中利用這樣的激發(fā)源如電子回旋共振(ECR)、電容耦合平行板、電感耦合等離子體(ICP)等。可替換地，還可以使用其他等離子體沉積系統(tǒng)。在一種特定的具體實施方式中，沉積系統(tǒng)可以保持約650°C和更低或更優(yōu)選550°C和更低的沉積溫度，用于在硅基板上沉積單晶硅，其中使用與稀釋氣體如氦或氫氣混合的SiH4氣體。在一種特定的具體實施方式
中， H2:SiH4的比率為約3和更小，其將導(dǎo)致更高的生長率但更粗糙的薄膜。在一種特定的具體實施方式
中，使用約3和更大的比率可產(chǎn)生更高質(zhì)量的外延膜但生長率較低。這樣的沉積工藝的詳細(xì)說明可以參見Scott DeBoer和Vikram Dalai ( Department of Electrical and Computer Engineering, Iowa State University, Ames, Iowa 5011 )的題目為 "Preparation and Properties of High Quality Crystalline Silicon Films Grown by ECR Plasma Deposition"的論文(First WCPEC; December 5-9， 1994， Hawaii),其結(jié)合于此作為參考。取決于具體實施方式，還可以使用其他氣體混合物。
在一種特定的具體實施方式
中，在形成石圭的增厚層以前，還清洗了解理的表面。在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，該方法至少使用濕清洗，例如，RCA、以及HF浸漬，其一夸除去解理的表面上的薄氧化物層。另外，才艮據(jù)一種特定的具體實施方式
，濕清洗表面，其是硅，可以經(jīng)受非原位(ex-situ)或更優(yōu)選原位等離子體清洗，包括氫等離子體。經(jīng)常在真空中提供氫等離子體并從解理的表面除去不希望有的碳和氧物質(zhì)。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及替換。
取決于具體實施方式
，可以用特定厚度的增厚層和/或?qū)愚D(zhuǎn)移層和增厚層的組合來形成本方法和結(jié)構(gòu)。在一種特定的
具體實施例方式
中，利用硅材料，增厚層可以是約l ;微米和2(M鼓米。在其他具體實施方式中，增厚層可以小于l〗效米或大于2(M殷米。在其他具體實施方式中，增厚層可以小于約5(H鼓米。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及替換。
圖15至圖18示出了根據(jù)本發(fā)明具體實施方式
的太陽能電池構(gòu)
造的簡圖。這些圖^f又是例示而不應(yīng)該不適當(dāng)?shù)叵拗票疚闹?又利要求的范圍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將明了許多變化、更改、以及替換。
如圖15所示，夾在玻璃基板和半導(dǎo)體層的第一表面之間形成第一接觸層(first contact layer )。在一種特定的具體實施方式
中，接觸層可以由適宜材料如透明導(dǎo)電材料制成，如ITO等制成。還可以使用其他材料。第一接觸層耦合(結(jié)合)于用于光伏電池的第一電極結(jié)構(gòu)，其經(jīng)常包括一個p-n結(jié)或多個p-n結(jié)。^f又舉例來說，半導(dǎo)體層可以包括這樣的材料如適宜的單晶硅等。形成第二接觸層，其覆蓋半導(dǎo)體層的第二表面。第二接觸層是布置在平行于第一接觸層的方向。在一種特定的具體實施方式
中，第二4妄觸層^皮圖案化以形成多個電極，其耦合(結(jié)合)于每個光伏區(qū)域。取決于特定的具體實施方式，每個電才及可以以并耳關(guān)和/或串聯(lián)方式構(gòu)造。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及^齊才灸。
在一種特定的具體實施方式
中，如圖16的簡圖所示，另外的結(jié)可以形成在第二4妻觸層和半導(dǎo)體基才反之間以增加太陽能電池的效率。如所示，才艮據(jù)一種特定的具體實施方式
，另外的結(jié)凈皮i殳置在覆蓋該厚度單晶硅材料的增厚層上。另外的結(jié)可以是與該厚度單晶硅中的光伏器件分開的。每個這些另外的結(jié)可以以彼此并聯(lián)和/或串聯(lián)的方式加以構(gòu)造并耦合于該厚度硅材料中的光伏器件。當(dāng)然，可
以有其^也變4b、更改、以及^奪才灸。
圖17示出了才艮據(jù)本發(fā)明一種具體實施方式
的太陽能電池構(gòu)造
的又一個實施例。如所示，3皮璃基4反附著于半導(dǎo)體層的第一表面。
形成第一^妄觸結(jié)構(gòu)(first contact structure)和第二4妾觸結(jié)構(gòu)，其覆蓋半導(dǎo)體層的第二表面。第一接觸結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成基本上平行于第二
接觸結(jié)構(gòu)。如所示，每個光伏器件至少耦合(結(jié)合)于第一和第二接觸結(jié)構(gòu)，其覆蓋厚度單晶硅材料?？商鎿Q地，如圖18所示，另外的結(jié)可以形成在4妄觸結(jié)構(gòu)和半導(dǎo)體基4反之間以增加太陽能電池的效率。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及)齊換。
圖19是根據(jù)本發(fā)明一種具體實施方式
的具有反射表面區(qū)域的太陽能電池的簡圖。如所示，提供了一種太陽能電池。該太陽能電池包括附著于半導(dǎo)體層的第一表面的玻璃基板。形成了多個接觸結(jié) 構(gòu)，其覆蓋半導(dǎo)體層的第二表面。如所示，每個光伏器件至少耦合于接觸結(jié)構(gòu)，其覆蓋厚度單晶硅材料。光橫向通過玻璃基板以及在半導(dǎo)體層中的光伏器件并轉(zhuǎn)化成電能。如所示，提供了反射表面 1901以反射通過光伏區(qū)域的任何剩余光，從而進(jìn)一步活化一個或多個光伏器件并轉(zhuǎn)化成電能?？梢岳貌牧先玟X、4艮、金、或其他適宜的反射材料，來提供反射表面?？商鎿Q地，如果需要非導(dǎo)電反射器，則可以單獨地或與導(dǎo)電反射器結(jié)合設(shè)計介電疊層反射器 (dielectric stack reflector )。該反射表面提供了用于在光伏器件中多次通過(multiple pass )光的方式并增力口了太陽能電池的歲文率。當(dāng) 然，可以有其他變化、更改、以及^辜才灸。
圖20是才艮據(jù)本發(fā)明一種具體實施方式
的具有透鏡區(qū)域的太陽能電池的簡圖。如所示，提供了一種太陽能電池。該太陽能電池包括附著于半導(dǎo)體層的第一表面的玻璃基板。形成了多個接觸結(jié)構(gòu)，其覆蓋半導(dǎo)體層的第二表面。如所示，每個光伏器件至少耦合于接觸結(jié)構(gòu)，其覆蓋厚度單晶硅材料。光橫向通過玻璃基板以及在半導(dǎo) 體層中的光伏器件并轉(zhuǎn)化成電能。在一種特定的具體實施方式
中，
利用耦合于^皮璃基一反的光學(xué)元件2001， 4吏光改變方向和/或散射，從而以更傾斜的角度引導(dǎo)光并增加太陽能電池的收集效率。這樣的光學(xué)元件的一個實例可以是菲涅耳透鏡。菲涅耳透鏡可以由塑性材泮?；虿ＡР牟?制成?？商鎿Q地，可以改進(jìn)玻璃基4反以散射光或4吏光改變方向并^f象菲涅耳透4竟一才羊起作用。通過改變光學(xué)元件2001的形狀，可以發(fā)生陷光作用，其中通過如借助于硅薄膜內(nèi)的波導(dǎo)效應(yīng) 或借助于接近朗伯源而提供的全內(nèi)反射，從而增加薄膜電池的有效厚度?？梢越Y(jié)合這些效果以改善并且甚至優(yōu)4b電池的總光轉(zhuǎn)化效率。當(dāng)然，可以有其4也變化、更改、以及-齊換。
圖21示出了其中選擇光學(xué)元件以使大多數(shù)鏡面光線以傾斜角度被引向薄膜光伏電池的一種特定的具體實施方式
。此圖僅是一個實例，其不應(yīng)該不適當(dāng)?shù)叵拗票疚闹?又利要求的范圍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將明了其他變化、更改、以及替換。在一種特定的具體實施方式中，選擇薄膜的厚度以使波導(dǎo)管不僅可以俘獲在玻璃基板內(nèi) 以一定角度照射的光而且可以支持所關(guān)心的光波長范圍在薄力莫內(nèi) 的傳，燔。因此，對于所關(guān)心的所有的波長(例如，IR至近紫外線，其構(gòu)成最大太陽能光譜波長分布)來說，設(shè)計所要考慮的問題是，在待允許傳播的薄膜電池的厚度范圍內(nèi)允許傳播橫向電(TE)、橫向磁tm、和組合模式以及更高級模式。完成此設(shè)計目標(biāo)的波導(dǎo)管的適宜的色散曲線將產(chǎn)生容許的硅厚度的范圍并選擇光耦合層，其將作為波導(dǎo)包層。為了在電池入射角的整個范圍內(nèi)正確操作系統(tǒng)，在透明基板內(nèi)的光的入射角也將是設(shè)計要考慮的問題。一旦在薄膜內(nèi) 耦合，傳播將是高度衰減的，這是由于輻射的吸收以及其通過在薄膜內(nèi)產(chǎn)生載流子(載波，carrier)而轉(zhuǎn)換成電。與縱向PN結(jié)一致的光的縱向傳4番將有助于最大化光轉(zhuǎn)換效率?？梢酝ㄟ^接觸部(觸點， contact) 1和2來收集獲得的電功率。該結(jié)構(gòu)還允許光耦合層，其
40可以幫助降低反射，該反射可降低薄膜太陽能電池的有源區(qū)(active area)內(nèi)的耦合光能。在一種特定的具體實施方式
中，可以以多才莫式或單模式來操作波導(dǎo)管。另外，根據(jù)一種特定的具體實施方式
，可以利用內(nèi)部材沖牛(internal material)來產(chǎn)生波以造成4斤射率差異，用于入射光的內(nèi)反射。在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，可以將石圭鍺薄層夾在硅結(jié)構(gòu)內(nèi)以改善并且甚至優(yōu)化約束于一個或多個光伏區(qū) 域的區(qū)域(例如，中心區(qū)域)的光。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及替換。
池構(gòu)造。此圖僅是一個實例，其不應(yīng)該不適當(dāng)?shù)叵拗票疚闹袡?quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將明了其他變化、更改、以及替換。如所示，器件2200具有操作基板，其包括操作基板表面區(qū)域。在一種特定的具體實施方式
中，該操作基板可以是玻璃、玻璃陶瓷、石英、或本文以及本說明書以外所描述的如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的^f壬何材坤十。在一種特定的具體實施方式
中，該器件具有界面材料，其覆蓋操作基板表面區(qū)域，以改善和/或甚至優(yōu)化粘結(jié)性能、光學(xué)性能、以及反射性能中的一種或多種。在一種特定的具體實施方式中，界面材料可以是介電材料如二氧化硅的薄層，或金屬層，如鴒、鋁、柏、鈦，或其他類型的膠層。在一種特定的具體實施方式
中，界面層是透明的或光學(xué)透明的如銦錫氧化物，通常稱作ITO。當(dāng)然，可以有其4也變4b、更改、以及4^換。
在一種特定的具體實施方式
中，該器件包括層轉(zhuǎn)移薄膜，其覆蓋界面材料。在一種特定的具體實施方式
中，層轉(zhuǎn)移層可以是單晶硅材料、單晶鍺材料等。取決于具體實施方式
，該層可以利用層轉(zhuǎn) 移技術(shù)來提供。僅舉例來說，這樣的層轉(zhuǎn)移技術(shù)可以是稱作加利福尼亞圣克4立4立Silicon Genesis Corporation的NanocleaveTM方；去、f去國Soitec SA的SmartCutTM方法、以及日本東京Canon Inc.的EltranTM方法、任何類似的方法等的那些4支術(shù)。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及替才奐。
再次參照圖22,該器件包括其中具有一個或多個缺陷的沉積厚度的單晶硅或單晶鍺材料。在一種特定的具體實施方式
中，沉積厚度的單晶硅或單晶鍺具有覆蓋層轉(zhuǎn)移薄膜的P型材料和覆蓋P型材料的N型材料。如所示，P型材料包括用于接觸用途的P+型材料以及作為光吸收區(qū)域的覆蓋P型材4牛。在一種特定的具體實施方式
中，沉積層具有從約1 (am到約50 fmi范圍的厚度，但也可以是其他厚度。如所示，可以提供來自太陽或其他能源的電磁輻射，其覆蓋N 型材料。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及替換。
現(xiàn)在參照圖23,器件2300具有操作基板，其包括操作基板表面區(qū)域。在一種特定的具體實施方式
中，操作基板可以是玻璃、玻璃陶瓷、石英、或本文以及本說明書以外所描述的如本領(lǐng)域普通才支術(shù)人員已知的4壬zf可材^K在一種特定的具體實施方式
中，該器件具有界面材料，其覆蓋操作基板表面區(qū)域。在一種特定的具體實施方式中，界面材料可以是促進(jìn)層轉(zhuǎn)移層的粘結(jié)或連接的任何適宜類型的一種材料和/或多種材料，其覆蓋操作基板。在一種特定的具體實施方式中，界面材料可以是介電材料如二氧化硅的薄層，或金屬層，如鴒、鋁、鉑、鈦，或其他類型的膠層。在一種特定的具體實施方式中，界面層是透明的或光學(xué)透明的如銦錫氧化物，通常稱作ITO。當(dāng)然，可以有其4也變4b、更改、以及^,才奐。
在一種特定的具體實施方式
中，該器件包括層轉(zhuǎn)移薄膜，其覆蓋界面材料。在一種特定的具體實施方式
中，層轉(zhuǎn)移層可以是單晶硅材料、單晶鍺材料等。取決于具體實施方式
，該層可以利用層轉(zhuǎn) 移4支術(shù)來提供?！接峙e例來說，這樣的層轉(zhuǎn)移:技術(shù)可以是稱作加利福尼亞圣克才立4立Silicon Genesis Corporation的NanocleaveTM方法、；去國Soitec SA的SmartCutTM方法、以及日本東京Canon Inc.的EltranTM方法、4壬4可類似的方法等的那些#支術(shù)。當(dāng)然，可以有其他變4匕、更改、以及^齊4奐。
再次參照圖23，該器件包括其中具有一個或多個缺陷的沉積厚度的單晶硅或單晶鍺材料。在一種特定的具體實施方式
中，沉積厚度的單晶硅或單晶錯具有覆蓋層轉(zhuǎn)移薄膜的用于該結(jié)和有關(guān)外部
接觸部的N型材料以及覆蓋N型材料的P型材料。如所示，P型材料包括覆蓋P型材料的P+型材料，其覆蓋N型材料。在一種特定的具體實施方式
中，沉積層具有從約1 (im至約50 nm范圍的厚度，但也可以是其他厚度。如所示，可以提供來自太陽或其他能源的電磁輻射，其覆蓋P+型材料。可替換地，還可以將電磁輻射提供在操作基斧反的背面上，其j吏電》茲輻射通過以覆蓋光伏區(qū)域。當(dāng)然，可以有其他變〗匕、更改、以及*^換。
現(xiàn)在參照圖24,器件2400具有操作基板，其包括操作基板表面區(qū)域。在一種特定的具體實施方式
中，才喿作基4反可以是玻璃、石英、玻璃陶瓷、或本文以及本說明書以外所描述的如本領(lǐng)域普通4支術(shù)人員已知的任何材料。在一種特定的具體實施方式
中，該器件具有覆蓋操作基板表面區(qū)域的界面材料。在一種特定的具體實施方式
中，界面材料可以是介電材料如二氧化硅的薄層，或金屬層，如鴿、鋁、柏、鈦、或其他類型的層。在一種特定的具體實施方式
中，界
面層是透明的或光學(xué)透明的如銦錫氧化物，通常稱作ITO。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及4#換。
在一種特定的具體實施方式
中，該器件包括層轉(zhuǎn)移薄膜，其覆蓋界面材料。在一種特定的具體實施方式
中，層轉(zhuǎn)移層可以是單晶硅材料、單晶鍺材料等。取決于具體實施方式
，該層可以利用層轉(zhuǎn)
移技術(shù)來提供。僅舉例來說，這樣的層轉(zhuǎn)移技術(shù)可以是稱作加利福尼亞圣克拉拉Silicon Genesis Corporation的NanocleaveTM方法、法國Soitec SA的SmartCutTM方法、以及日本東京Canon Inc.的EltranTM方法、任何類似的方法等的那些才支術(shù)。當(dāng)然，可以有其4也變4b、更改、以及替換。
再次參照圖24，該器件包括其中具有一個或多個缺陷的沉積厚度的單晶硅或單晶鍺材料。在一種特定的具體實施方式
中，沉積厚度的單晶硅或單晶鍺具有覆蓋層轉(zhuǎn)移薄膜的作為電接觸部 (electrical contact)的p+型材料以X^蓋p+型材料的作為光吸收區(qū)域的p型材一+。在一種特定的具體實施方式
中，p型材料具有覆蓋的非晶硅層，其是界面層，以及n+型材料，其覆蓋用作發(fā)射極的非晶硅材料以形成電池的電光伏pn結(jié)。在一種特定的具體實施
方式中，n+型材料在特性上也是非晶形的。在一種特定的具體實施方式中，沉積層具有^v約1 (am至約50 pm范圍的厚度，^旦也可以是其他厚度。如所示，可以提供來自太陽或其他能源的電磁輻射，其覆蓋p+型材料?？商鎿Q地，還可以將電磁輻射提供在操作基板的背面上，其^f吏電》茲輻射通過以覆蓋光伏區(qū)域。當(dāng)然，可以有其他變 4b、更改、以及##才灸。
圖25示出了根據(jù)本發(fā)明的一種可替換具體實施方式
的雙結(jié)太陽能電池器件。此圖^f又是一個實施例，其不應(yīng)該不適當(dāng)?shù)叵拗票疚?中讒又利要求的范圍。本領(lǐng)域普通4支術(shù)人員將明了其他變化、更改、以及替換。如所示，該器件包括操作基板，其包括操作基板表面區(qū) 域。在一種特定的具體實施方式
中，才喿作基板可以是玻璃、石英、玻璃陶瓷、或本文以及本說明書以外所描述的如本領(lǐng)域普通4支術(shù)人員已知的任何材料。在一種特定的具體實施方式
中，該器件可以具有覆蓋操作基板表面區(qū)域的界面材料。在一種特定的具體實施方式
中，界面材料可以是介電材料如二氧化硅的薄層，或金屬層，如鎢、鋁、柏、鈥，或其他類型的月交層。在一種特定的具體實施方式
中，界面層是透明的或光學(xué)透明的如銦錫氧化物，通常稱作ITO。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及^,4灸。在一種特定的具體實施方式
中，該器件具有第一厚度的硅或鍺材料層，其轉(zhuǎn)移到操作基板的操作基板表面區(qū)域。該器件還具有解理的表面區(qū)域，其由第一厚度的硅或鍺材料提供。取決于具體實施方式，該層可以利用層轉(zhuǎn)移技術(shù)來提供。僅舉例來說，這樣的層轉(zhuǎn)
f多4支術(shù)可以是^^乍力口利3畐尼亞圣克^立才立Silicon Genesis Corporation 的NanocleaveTM方法、法國Soitec SA的SmartCutTM方法、以及日本東京Canon Inc.的EltranTM方法、4壬〗可類似的方法等的那些4支術(shù)。當(dāng)然，可以有其4也變化、更改、以及*#換。
在一種特定的具體實施方式
中，該器件還具有沉積的第一單晶硅或鍺材料(利用至少選自輝光放電、等離子體、光增強的或熱 CVD的方法以及硅烷和/或鍺烷物質(zhì)來提供)，其覆蓋解理的表面以增厚第一厚度的硅或鍺材料。在一種特定的具體實施方式
中，增厚層可以由形成光伏材料的P型和N型材料或N型和P型材料或任何其他組合組成。另外，才艮據(jù)一種特定的具體實施方式
，該器件還可以包括P型和N型材料的其他組合以形成覆蓋第一光伏器件的另外的光伏器件。
在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，該器件還具有沉積的第二材料，其覆蓋操作基板的背面區(qū)域以形成覆蓋操作基板的背面區(qū)域的多晶或非晶材料。在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，將操作基板裝入分批式反應(yīng)器，其便于暴露操作基板的每一側(cè)。根據(jù)一種特定的具體實施方式，當(dāng)單晶材料形成在層轉(zhuǎn)移單晶材料上時，非晶或多晶材料形成在操作基板的背面上。可替換地，4艮據(jù)一種特定的具體實施方式，可以將第二層轉(zhuǎn)移單晶材料提供在操作基板的背面上。這樣的第二層可以用作種子材料用于形成第二單晶材料，其覆蓋轉(zhuǎn)移
到操作基板背面上的第二層。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及替換。圖26示出了根據(jù)本發(fā)明一種可替換具體實施方式
的三結(jié)太陽能電池。此圖僅是一個實施例，其不應(yīng)該不適當(dāng)?shù)叵拗票疚闹袡?quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將明了其他變化、更改、以及替換。如所示，該器件包括操作基板，其包括操作基板表面區(qū)域。在一種特定的具體實施方式
中，操作基板可以是玻璃、石英、玻璃陶瓷、或本文以及本i兌明書以外所描述的如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的任何材津牛。在一種特定的具體實施方式
中，該器件可以具有覆蓋操作基板表面區(qū)域的界面材料。在一種特定的具體實施方式
中，界面材料可以是介電材料如二氧化硅的薄層，或金屬層，如鴒、鋁、鉑、鈦，或其他類型的膠層。在一種特定的具體實施方式
中，界面層是透明的或光學(xué)透明的如銦錫氧化物，通常稱作ITO。當(dāng)然，可以有其4也變〗匕、更改、以及*#」換。
在一種特定的具體實施方式
中，該器件具有第一厚度的硅或鍺材料層，其轉(zhuǎn)移到操作基板的操作基板表面區(qū)域。該器件還具有解理的表面區(qū)域，其由第一厚度的硅或鍺材料提供。取決于具體實施方式，該層可以利用層轉(zhuǎn)移技術(shù)來提供。僅舉例來說，這樣的層轉(zhuǎn) 岸多4支術(shù)可以是^^乍力口利牙畐尼亞圣克4立4立Silicon Genesis Corporation 的NanocleaveTM方法、法國Soitec SA的SmartCutTM方法、以及日本東京Canon Inc.的EltranTM方法、4壬4可類似的方法等的那些才支術(shù)。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及^#換。
在一種特定的具體實施方式
中，該器件還具有沉積的第一單晶硅或鍺材料(利用至少選自輝光放電、等離子體、光增強的或熱 CVD的方法以及硅烷和/或鍺烷物質(zhì)來提供)，其覆蓋解理的表面以增厚第一厚度的硅或鍺材料。在一種特定的具體實施方式
中，增厚層可以由形成光伏材料的P型和N型材料或N型和P型材料或任^可其他組合組成。另外，才艮據(jù)一種特定的具體實施方式
，該器件
還可以包括P型和N型材料的其他組合以形成覆蓋第一光伏器件的
46優(yōu)選的具體實施方式
中，如所示，該器件包括覆蓋第一光伏器件的第二光伏器件。
在一種特定的具體實施方式
中，該器件還具有沉積的第二材料，其覆蓋操作基板的背面區(qū)域以形成覆蓋操作基板的背面區(qū)域的多晶或非晶材料。在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，將操作基板裝入分批式反應(yīng)器，其便于暴露操作基板的每一側(cè)。根據(jù)一種特定的具體實施方式，當(dāng)單晶材料形成在層轉(zhuǎn)移單晶材料上時，非晶或多晶材料形成在操作基板的背面上?？商鎿Q地，根據(jù)一種特定的具體實施方式，可以將第二層轉(zhuǎn)移單晶材料提供在操作基板的背面上。這樣的第二層可以用作種子材料用于形成第二單晶材料，其覆蓋轉(zhuǎn)移
到操作基板背面上的第二層。在另外的具體實施方式
中，該器件可以包括覆蓋操作基板背面的光伏器件的其他組合。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及替換。
如上所述以及本文進(jìn)一步描述的，該器件i兌明了利用分4比爐沉積工藝的益處，其中分4比爐沉積工藝可以同時沉積才喿作基玲反的兩
側(cè)。在圖25和圖26中，操作基板的頂部產(chǎn)生單晶SiGe合金和頂部^圭厚度(top silicon thickness )以產(chǎn)生雙結(jié)太陽能電池，其中頂部硅電池是最高帶隙電池，用于使轉(zhuǎn)換藍(lán)色和可見光譜的效率最大化，而更小帶隙SiGe結(jié)則有效地吸收向著光譜的紅外(IR)部分的更長的波長。
在一種特定的具體實施方式
中，該器件具有同時沉積在玻璃背面上的并存的背面層。因為沒有單晶層轉(zhuǎn)移薄膜^T莫板，因此不能以單晶方式再生長，該材料在結(jié)構(gòu)上是非晶或多晶的。可以有利地利用此特點，因為眾所周知，硅和硅-鍺合金的非晶相更大地吸收紅外線。因此，此背面結(jié)(backsidejunction)可以用作有效的另外的收集結(jié)(collection junction )來吸收最初的兩個結(jié)未吸收的剩余IR光 i普。光穿過3皮璃并一皮》匕底部結(jié)(bottom junction )吸4文。可以3蟲立i也以串l關(guān)或以并寫關(guān)連4妄方式外部地連4妻電池的電連4妄，以產(chǎn)生總的三
結(jié)(triple-junction)光伏電池。這種構(gòu)造的組合效應(yīng)可以用來改善可獲得的凈轉(zhuǎn)換效率從用石圭單結(jié)電池可獲得的18-24%改善到 25-35%或更高。III-V或II-VI合金的沉積還可以產(chǎn)生多結(jié)高歲文太陽能電池。當(dāng)然，可以有其^f也變^:、更改、以及*#才灸。
在可替換的具體實施方式
中，該器件還可以包括相互連4妄區(qū)域和/或其他特點。例如，通路結(jié)構(gòu)可以形成在操作基板中以使形成在操作基板的第一側(cè)上的第一光伏器件與形成在操作基板的第二側(cè) 上的第二光伏器件相互連接。在一種特定的具體實施方式
中，通路結(jié)構(gòu)可以是才喿作基4反內(nèi)的槽或開口。才艮據(jù)一種特定的具體實施方式，這樣的槽和/或開口填充有導(dǎo)電材料以將第一光伏器件的第一電極構(gòu)件電連接于第二光伏器件的第一電極構(gòu)件。在其他具體實施方式中，通過耦合于每個光伏器件的周圍區(qū)域的連接裝置，每個光伏器件可以4皮此電專禺合。例如，可以4昔助于環(huán)繞沉積(wraparound deposition )來進(jìn)行周圍連接，以使兩個內(nèi)連接接觸部(內(nèi)連接觸點， inner junction contact)才妄觸在一起。在其4也具體實施方式
中，i亥器件可以包括通路結(jié)構(gòu)和周圍連接的組合。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及替換。
在一種特定的具體實施方式
中，本發(fā)明提供了一種制備用于光伏材料，例如，太陽能電池的基板的方法。該方法包括才是供施主基板，例如，單晶硅基板、單晶鍺基板、硅鍺基板等。在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，施主基板包括解理區(qū)域、表面區(qū)域、以及限定在解理區(qū)域和表面區(qū)域之間的第一厚度的石圭材料。該方法包括將第一厚度的硅材料轉(zhuǎn)移到操作基板的操作基板表面區(qū)域以使在解理區(qū) 域附近范圍內(nèi)的一部分施主基板分開。該方法將表面區(qū)域結(jié)合(例如，連接或粘結(jié))到操作基板的操作基板表面區(qū)域以引起覆蓋第一厚度的硅材料的解理的表面區(qū)域的形成。該方法包括將包括硅烷物質(zhì)的氣體供給到反應(yīng)室，如電子回旋共振("ECR")等離子體沉積系統(tǒng)或其他適宜的基于等離子體的系統(tǒng)。在一種優(yōu)選的具體實施方式中，該方法-使用在反應(yīng)室內(nèi)的石圭》克物質(zhì)。例》n,該方法利用一種或多種氣體反應(yīng)技術(shù)使包括硅烷物質(zhì)的氣體起反應(yīng)以31起沉積，其中氣體反應(yīng)技術(shù)包括等離子體增強的化學(xué)氣相沉積，通常稱作
PECVD,低能等離子體增強的化學(xué)氣相沉積，通常稱作LE-PECVD 等。如在本說明書中所使用的，術(shù)語"PECVD，，應(yīng)由普通含義加以解釋并且將包括但不限于電感耦合等離子體沉積、電容耦合等離子體沉積等。該方法包括利用硅烷物質(zhì)形成第二厚度的材料，其覆蓋第一厚度的-圭材一+。取決于具體實施方式
，該方法包凌舌用熱處理方法處理第二厚度的材料以結(jié)晶第二厚度的硅材料。取決于具體實施方式，還可以使用其他硅烷物質(zhì)。在一種特定的具體實施方式
中，特定硅烷物質(zhì)的選擇取決于在沉積過程中所期望的或容許的溫度、壓力、以及硅烷物質(zhì)的稀釋度、在這些條件下可達(dá)到的沉積速率、以及所得到的沉積薄膜質(zhì)量。在一種特定的具體實施方式
中，該方法使用以適宜的稀釋率與H2 (氫)氣混合的曱硅烷SiH4氣體。在又一種特定的具體實施方式
中，該方法-使用以適宜的稀釋率與H2 和氦氣混合的曱硅烷SiH4氣體。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及替換。
利用本發(fā)明可以獲得相對于現(xiàn)有4支術(shù)的許多益處。尤其是，才艮據(jù)一種特定的具體實施方式
，本發(fā)明使用受控的能量和選擇的條件
以優(yōu)先地在玻璃基4反上解理光伏薄膜。在一種特定的具體實施方式
中，本方法和器件在玻璃上提供了非常高質(zhì)量的光伏材料，其可以用作封裝材坤十的一部分。在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，本方法和結(jié)構(gòu)提供了單晶硅，其利用光伏電池提供了有效的動力。另外，根據(jù)一種特定的具體實施方式
，本方法提供了高生長率增厚方法，其
具有所期望的熱特點。即，才艮據(jù)一種特定的具體實施方式
，該方法可以提供材料(其可以是晶體或結(jié)晶的)的沉積，而沒有損害玻璃操作基板材料。在其他具體實施方式
中，該方法便于在基板構(gòu)件的正面和背面上形成光伏材并+。取決于具體實施方式
，可以獲〗尋一種或多種這些益處。在整個本說明書中并且尤其是在下文中，可以描述這些和其^也益處。
總之，根據(jù)本發(fā)明的用于制造光伏材料的基板的方法的一種具體實施方式包括提供施主基板，其具有解理區(qū)域、表面區(qū)域、以及限定在解理區(qū)域和表面區(qū)域之間的第一厚度的晶體材料(例如，單晶硅、單晶鍺、硅鍺)。例如，該方法包括將第一厚度的硅材料轉(zhuǎn) 移到操作基板(例如，玻璃、石英、玻璃陶瓷、光學(xué)透明材沖牛)的操作基板表面區(qū)域。該方法4吏在解理區(qū)域附近范圍內(nèi)的一部分施主基板分開并將表面區(qū)域結(jié)合于操作基板的操作基板表面區(qū)域，以引起覆蓋第一厚度的硅材料的解理的表面區(qū)域的形成。該方法包括利
沉積，其中氣體反應(yīng)方法包括輝光放電、等離子體、光增強的或熱
CVD。該方法將包括硅烷物質(zhì)的氣體供給到反應(yīng)室，以利用反應(yīng)室中的石圭烷物質(zhì)來形成輝光方丈電。在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，該方法包括利用等離子體、輝光》文電或熱CVD來沉積包括-石圭》克物質(zhì) 的材沖牛，其覆蓋解理的表面，/人而以等于或大于材沖+的固相外延再生長率的沉積速率來增厚第一厚度的硅材料，以結(jié)晶這樣的材料，其覆蓋第一厚度的硅材料。
制造用于光伏材料，例如，太陽能電池的基板的方法的一種可替換的具體實施方式
包括提供施主基板，例如，單晶硅基板、單晶鍺基板、硅鍺基板等。在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，施主基板包括解理區(qū)域、表面區(qū)域、以及限定在解理區(qū)域和表面區(qū)域之間的第一厚度的硅材料。該方法包括將第一厚度的硅材料轉(zhuǎn)移到操作基板的操作基板表面區(qū)域以使在解理區(qū)域附近范圍內(nèi)的一部分施主基板分開。該方法將表面區(qū)域結(jié)合(例如，連接或粘結(jié))到操作基板的操作基板表面區(qū)域以引起覆蓋第一厚度的硅材料的解理的表面區(qū)域的形成。該方法包括將包括硅烷物質(zhì)的氣體供給到反應(yīng)室，如電子回旋共振("ECR，，)等離子體沉積系統(tǒng)或其他適宜的基于等離子體的系統(tǒng)。例3。，該方法利用一種或多種氣體反應(yīng)^支術(shù)^f吏包4舌硅烷物質(zhì)的氣體起反應(yīng)以？ 1起沉積，其中氣體反應(yīng)技術(shù)包括等離子體增強的化學(xué)氣相沉積，通常稱作PECVD等。該方法包括利用石圭烷物質(zhì)來形成第二厚度的材料，其覆蓋第一厚度的硅材料。
根據(jù)本發(fā)明的具體實施方式
，提供了涉及制造光伏材料的技術(shù)。更具體地說，本發(fā)明提供了一種技術(shù)，該技術(shù)包括多層基板結(jié) 構(gòu)的方法和結(jié)構(gòu)，其利用層轉(zhuǎn)移技術(shù)來制造太陽能電池器件。 <旦應(yīng) 當(dāng)明了，本發(fā)明具有4交寬范圍的用途；它還可以應(yīng)用于其他類型的基板，其用于三維封裝(例如，晶片尺度)集成半導(dǎo)體器件、光子器件、壓電元器件、平板顯示器、樣i電子枳4戒系統(tǒng)("MEMS")、納米4支術(shù)結(jié)構(gòu)、傳感器、激勵器、太陽能電池、生物和生物醫(yī)學(xué)裝置等。
圖27示出了根據(jù)本發(fā)明一種具體實施方式
的制造用于太陽能電池組件的太陽能電池的方法2700 。該方法可以總結(jié)如下
1. 提供(步驟2701)半導(dǎo)體基板，例如，硅、鍺、硅-鍺合金、砷化鎵、任何III/V族材料等；
2. 形成解理平面(步驟2703)(包括許多顆粒、沉積材泮牛、或這些的任何組合等)以限定第一厚度的硅材料(步驟2705);
3. 將第一厚度的材料轉(zhuǎn)移到覆蓋硅支承構(gòu)件的可分離材料(步驟2707) 5
4. 形成第二厚度的材料，其覆蓋第一厚度的材料，以形成覆蓋可分離材料的總厚度的材料(步驟2709);
5. 在總厚度的材料的第一部分(例如，第一側(cè))中形成第一光伏電池表面(步驟2711);
6. 形成覆蓋第一光伏電池表面的表面區(qū)域；7.將載體構(gòu)件附著(步驟2713)于第一光伏電池表面的表面區(qū)域；
7. 除去包括可分離材料的硅支承構(gòu)件(步驟2715)以暴露總厚度的材料的第二部分；
8. 在總厚度的材料的第二部分(例如，第二側(cè))中形成第二光伏電池表面(步艱釔2717);
9. 進(jìn)4亍其4也處J里(步-驟2719 );
10. 形成太陽能電;也^H牛(步駛《2721),以及
11. 結(jié)束。
上述步驟順序提供了根據(jù)本發(fā)明一種具體實施方式
的在半導(dǎo) 體基板上制造光伏電池的方法。如所示，該方法使用以下步驟的組合，其中包括形成用于進(jìn)一步加工成太陽能電池組件的光伏電池的一種方式。在一種特定的具體實施方式
中，支7l義構(gòu)件基斗反(support member substrate )提供了用于一厚度半導(dǎo)體材料的可分離基板。優(yōu) 選地，支承構(gòu)件是一種薄基板，其在整個加工過程中保持在總厚度的半導(dǎo)體材料上。在一種特定的具體實施方式
中，支承構(gòu)件是可重
復(fù)4吏用的。才艮據(jù)一種特定的具體實施方式
，可以選擇性地除去和/ 或解理施主基板，同時將該厚度的半導(dǎo)體材料轉(zhuǎn)移到另一個基外反結(jié) 構(gòu)，例如，支岸義構(gòu)件。還可以提供其他備選方案，其中增加一些步驟、取消一個或多個步驟，或以不同的順序提供一個或多個步驟，
而沒有背離本文中權(quán)利要求的范圍。本方法的進(jìn)一步詳情可以參見整個本說明書以及尤其是下文。
圖28至39示出了根據(jù)本發(fā)明具體實施方式
的用于在層轉(zhuǎn)移基板中制造光伏電池的簡化方法。這些圖僅是實例，其不應(yīng)該不適當(dāng) 地限制本文中權(quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將明了其他變化、更改、以及替換。如所示，該方法包括提供半導(dǎo)體基板200或施主基板構(gòu)件。半導(dǎo)體基板的實例可以包括硅、鍺、合金如硅鍺、
in-v材料如砷化鎵等。取決于具體實施方式
，半導(dǎo)體基板可以由單一材料、或各種層的組合制成。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及替換。
在一種特定的具體實施方式
中，半導(dǎo)體基板包括第一厚度的材
料281和表面區(qū)域2803。在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，半導(dǎo)體基板還包括解理區(qū)域2805，其限定在半導(dǎo)體基4反的厚度2807范圍內(nèi) 該厚度的半導(dǎo)體材料。第一厚度的材料可以包括許多顆粒、沉積材料、或這些的任何組合等。在一種特定的具體實施方式
中，該厚度的半導(dǎo)體材料是晶體硅(例如，單晶硅)，其可以包括覆蓋的外延
硅層。在一種特定的具體實施方式
中，硅表面區(qū)域2803可以具有氧化物如二氧化硅的薄層。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及替換。
取決于具體實施方式
，可以利用各種技術(shù)來形成解理區(qū)域。即，可以利用注入顆粒、沉積層、擴散材料、圖案化區(qū)域、以及其他技
術(shù)的〗壬^可適宜的組合來形成解理區(qū)i或。在一種特定的具體實施方式
中，該方法利用注入方法引入某些高能粒子穿過半導(dǎo)體基板(其可以稱作施主基板)的頂面至所選定的深度，其限定該厚度的半導(dǎo)體材料區(qū)域，稱作材料"薄膜"。根據(jù)一種特定的具體實施方式
，可以使用各種技術(shù)以將高能粒子注入單晶硅片。這些技術(shù)包括利用例
3口由t者^。 Applied Materials, Inc.等7厶司制造的射束線離子注入i殳備的離子注入。可替換地，根據(jù)一種特定的具體實施方式
，可以利用
等離子體浸沒離子注入("Pin")技術(shù)、離子簇射來進(jìn)行注入，并且其他質(zhì)量和非質(zhì)量比l支術(shù)可以特別有效地用于更大的表面區(qū) 域。還可以〗吏用上述才支術(shù)的組合。當(dāng)然，所4吏用的4支術(shù)取決于用途。
取決于用途，才艮據(jù)一種優(yōu)選的具體實施方式
，通常選擇更小質(zhì) 量的粒子以降低損傷材料區(qū)域的可能性。即，更小質(zhì)量的粒子容易區(qū)域。例如，更小質(zhì)量的粒子(或高能粒子)可以是幾乎任何帶電荷的(例如，正的或負(fù)的)和/或中性的原子或分子、或電子等。在一種特定的具體實施方式
中，粒子可以是中性的和/或帶電荷的粒子，其包括離子如氫和它的同位素的離子，稀有氣體離子如氦和它的同位素，以及氖等，這取決于具體實施方式
。粒子還可以來源于化合物如氣體，例如，氫氣、水蒸氣、曱烷、和氫化合物，以及其他輕原子質(zhì)量粒子?？?#換地，粒子可以是上述粒子、和/或離子和 /或分子物質(zhì)和/或原子物質(zhì)的4壬4可組合。該粒子通常具有足夠的動能以穿過表面至在表面之下所選定的深度。
例如，4吏用氫作為注入石圭片的物質(zhì)，利用特定的一組條4牛進(jìn)4亍
注入過程。注入劑量從約1015至約10"原子/cm2變化，并且優(yōu)選地劑量大于約10"原子/cm2。注入能量從約1 KeV至約1 MeV變化，并且通常為約50 KeV。注入溫度乂人約-20至約600°C變^1，并且優(yōu) 選為低于約400。C以防止基本量的氫離子擴散出注入的硅片以及退火注入的損傷和應(yīng)力的可能性?？梢詫潆x子選擇性地引入硅片至所選定的深度，其中準(zhǔn)確度為約士0.03至士0.05樣吏米。當(dāng)然，所使用的離子類型和工藝操作條件取決于用途。
有效地，注入粒子在所選定的深度沿著平行于基板頂面的平面增加應(yīng)力或減少斷裂能。該能量部分地取決于注入物質(zhì)和條件。這些粒子會在所選定的深度降低基板的斷裂能水平。這允許在所選定的深度沿著注入平面的受控解理。注入可以在這樣的條件下發(fā)生，以致在所有內(nèi)部位置的基板的能態(tài)不足以在基板材料中引發(fā)不可逆斷裂(即，分離或解理)。然而，應(yīng)當(dāng)注意到，注入確實通常會在基才反中引起一定量的缺陷(例如，微缺陷)，其通?？梢灾辽俨?分地通過其后的熱處理，例如，加溫退火或快速加溫退火加以^修復(fù)。當(dāng)然，可以有其4也變4匕、更文、以及^^換。參照圖29，該方法將半導(dǎo)體基板的表面區(qū)域連接(2卯0)于支 7K構(gòu)件基4反2901。在一種特定的具體實施方式
中，支岸義構(gòu)件基^反可以由適宜的材并牛制成。在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，支4義構(gòu)件可以由與該厚度的材料類似的材料制成，該材料基本上是晶體的以匹配熱和結(jié)構(gòu)特性。即，根據(jù)一種特定的具體實施方式
，支承構(gòu)件基板可以由硅片如單硅片、外延片或?qū)愚D(zhuǎn)移硅(例如，在絕緣體基板上的層轉(zhuǎn)移硅)制成。在可替換的具體實施方式
中，支承構(gòu)件還可以由多層、復(fù)合材料、或其他材料形成。另外，根據(jù)一種特定的具體實施方式，支承構(gòu)件還可以由介電材料(例如，玻璃、石英)或金屬材并+,包括這些的任何組合等形成。當(dāng)然，可以有其他更改、變4b、以及替才奐。
如所示，支承構(gòu)件具有表面區(qū)J^戈2卯3、底部2905、以及確定的厚度2卯7。在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，支承構(gòu)件的表面區(qū)域是由可粘結(jié)^旦可分離的材沖+表;f正的。在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，表面區(qū)域是由低表面粗糙度但相對于表面材料更高的底層表面材料粗糙度表征的，其促進(jìn)粘結(jié)但在其他條件下還是可分離的。在一種特定的具體實施方式
中，術(shù)語"低"應(yīng)該由和本領(lǐng)域普通4支術(shù) 人員的理解相一致的含義加以解釋，以獲得本文中描述的所期望的功能。在又一種優(yōu)選的具體實施方式
中，表面區(qū)域是由表面粗糙度表征的，其促進(jìn)粘結(jié)但在其他條件下還是可分離的。在這種特定的具體實施方式
中，在覆蓋硅支承構(gòu)件的氧化物材料上提供表面粗糙度。該氧化物材料具有從約3埃RMS到約100埃RMS范圍的表面粗糙度。要理解這些和其他粗糙度點是利用原子力顯樣i鏡(AFM) 加以測量的，其中測量區(qū)域為約10樣i米x l(H鼓米。在又一種具體實施方式中，硅表面粗糙度可以具有以上提及的范圍，而氧化物表面具有更平滑的表面以1更于得到更完全粘結(jié)的表面。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及^辦換。在可替換的具體實施方式
中，表面粗糙度可以由多孔材料來提
供。例如，多孔材一牛可以是石圭，其是多孔的并且具有約10-1000 nm 和更小的平均孔徑大小。還可以使用其他類型的多孔材料。在其他具體實施方式
中，可分離材料可以是膠層，其是可分離的，或具有固有特性和/或空間特性的其他類型的材料，其促進(jìn)粘結(jié)但卻是可分離的。另一種可分離材料可以是一種這樣的材料，其中高溫處理，如在外延生長工藝步驟過程中，通過分離層(release layer )中的相變或材料變化，可以降低粘結(jié)能，從而使得可以發(fā)生低溫層轉(zhuǎn)移，還進(jìn)4亍支7 c構(gòu)件的外延后分離(外延后釋》文，post-epitaxial release )。在一種特定的具體實施方式
中，支承構(gòu)件的表面區(qū)域?qū)⒈贿B接或粘結(jié)于設(shè)置在施主基板200上的表面區(qū)域203。在此圖等中使用了相同的參考標(biāo)號，但并不用來限制本文中權(quán)利要求的范圍。連接或粘結(jié)過程的進(jìn)一步詳情可以參見整個本具體說明書以及尤其是下文。
在一種特定的具體實施方式
中，在可選的等離子體活化過程以
選的等離子體活化過程取決于所使用的基板。這樣的等離子體活化過程可以清洗或活化基板的表面區(qū)域。例如，在硅基板中，可以例如在20。C至40°C范圍的溫度下利用含氮等離子體來提供等離子體活化過程。優(yōu)選地，在由加利福尼亞圣何塞的Silicon Genesis Corporation制造的雙頻率等離子體活化系統(tǒng)中進(jìn)行等離子體活化過程。當(dāng)然，可以有其他變化、更改以及替換，其已在本文中以及在本說明書以外進(jìn)行了描述。
沖艮據(jù)一種優(yōu)選的具體實施方式
，將每個這些基板粘結(jié)在一起以形成如圖30所示的粘結(jié)基^反結(jié)構(gòu)400。如所示，施主基板已^皮粘結(jié) 于支承構(gòu)件基4反。優(yōu)選地，對于基板尺寸如200 mm或300 mm直徑的晶片，利用由Electronic Vision Group制造的EVG 850粘結(jié)工具或其他類似的方法來粘結(jié)基4反。還可以〗吏用其他類型的工具如由 Karl Suss制造的那些工具。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及替換。優(yōu)選地，在支承構(gòu)件基板和施主基板之間的粘結(jié)是臨時的但是足夠可靠的，以進(jìn)4亍一個或多個高溫處理步-驟，1"旦在其后步驟過禾呈中可以一皮解除，其將在下文進(jìn)一步描述。即，粘結(jié)是臨時的并且可以#皮解除。當(dāng)然，可以有其4也變化、更改、以及替4奐。
因此，根據(jù)一種特定的具體實施方式
，在粘結(jié)以后，使粘結(jié)基板結(jié)構(gòu)經(jīng)受第一熱處理。在一種特定的具體實施方式
中，第一熱處理可以是烘烤處理，其中利用加熱元ff如#馬合于才喿作基一反的加熱板。在一種可替換的具體實施方式
中，第一熱處理可以是烘烤處理，其中利用加熱元件如耦合于施主基板的加熱板。第一熱處理提供了通過部分一厚度施主基^反和部分才喿作基才反的溫度梯度。另外，第一
才艮據(jù)優(yōu)選的具體實施方式
，溫度^v約200或250°C至約400°C變化，并且優(yōu)選為約350。C,時間為約1小時左右，為了使硅施主基板和支承構(gòu)件基4反;波此附著。取決于特定的用途，可以有其他變化、更改、以及替換。
在一種特定的具體實施方式
中，利用低溫?zé)岵襟E將基板連接或熔合在一起。低溫?zé)崽幚硗ǔ？纱_保，注入顆粒不會對材料區(qū)域施加過大的應(yīng)力，其可能會產(chǎn)生不受控的解理作用。在一種特定的具體實施方式中，低溫粘結(jié)過程通過自粘結(jié)過程發(fā)生。可替換地，可
基板。例如，可以使用靜電粘結(jié)技術(shù)以將兩個基板連接在一起。尤其是，使一個或兩個基板表面帶有電荷以吸引到其他基板表面。另外，可以利用各種其他通常已知的技術(shù)來^f吏施主基^反表面熔合于支承構(gòu)件基板。當(dāng)然，所使用的技術(shù)取決于用途。
參照圖31,該方法包括利用在解理平面的選才奪部分l是供的能量 3101來引發(fā)解理過程，以使第一厚度的半導(dǎo)體材料與施主基板分開 3103，而使第一厚度的半導(dǎo)體材料仍然連接于支承構(gòu)件基板。取決于特定的具體實施方式
，可以存在某些其他變化。例如，解理過程
可以是受控的解理過程，其中利用擴展的解理前沿(propagating cleave front)來選才奪性地從施主基4反分離該厚度的材料，而4吏該厚度的材料仍然連接于支承構(gòu)件基板。還可以使用可替換的解理技術(shù)。這才羊的沖支術(shù)包^^旦不限于稱作加利福尼亞圣4可塞Silicon Genesis Corporation的NanocleaveTM方法、熱釋》文i者i口由法國Soitec SA的 SmartCutTM方法所使用的、以及多孔硅解理層諸如由日本東京 Canon Inc.的EltranTM方法所4吏用的、4壬4可類似的方法等的那些4支術(shù)。才艮據(jù)一種特定的具體實施方式
，該方法則除去施主基板的剩余部分，其已向支承構(gòu)件基板提供第一厚度的材料。根據(jù)一種優(yōu)選的具體實施方式
，施主基板3105的剩余部分可以用作另一個施主基板。
如圖32所示，該方法^是供了獲得的粘結(jié)結(jié)構(gòu)3200。該獲得的粘結(jié)結(jié)構(gòu)包括覆蓋的一厚度的半導(dǎo)體材料。在一種特定的具體實施方式中，該方法4吏獲得的粘結(jié)結(jié)構(gòu)經(jīng)受粘結(jié)處理以在該厚度的半導(dǎo)
工，^f旦還是可分離的。在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，粘結(jié)處理包 4舌熱處理。熱處理可以是適當(dāng)?shù)目焖贌崽幚?、利用激光輻照的快?熱處理等。在一種特定的具體實施方式
中，熱處理包^fe利用光源(例如，單色光源、閃光燈光源、或其他適宜的光源)來輻照獲得的粘結(jié)結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，可以有其4也變4匕、更改、以及^,」換。
如圖32所示，該方法還使獲得的粘結(jié)結(jié)構(gòu)經(jīng)受表面處理過程 3201。在某些具體實施方式
中，這樣的表面處理過程可以包括等離子體活化或等離子體清洗、蝕刻步驟、拋光步驟或其組合。在一種特定的具體實施方式
中，表面處理可提供所期望的表面特性以利用沉積和/或成形方法來增厚層轉(zhuǎn)移材岸牛。例如，解理后表面 (post-cleave surface)可以具有有限粗糙度的的一層，該層具有一些有缺陷的材料，其應(yīng)該;故除去以優(yōu)化和/或改善外延薄膜質(zhì)量。當(dāng) 然，可以有其他變化、更改、以及^^才灸。
參照圖33,該方法包括形成覆蓋第一厚度的半導(dǎo)體材料的增厚表面層(thickened surface layer)以形成總厚度的材泮牛3300。在一種特定的具體實施方式
中，增厚表面層可以利用外延工藝和/或其他沉積工藝來形成。這些工藝可以包4舌等離子體增強的CVD (PECVD)、熱CVD、光催化CVD、輝光放電CVD、熱絲/催化 CVD等。才艮據(jù)特定的具體實施方式
，這些工藝可以直4妄地或與其他步驟如退火結(jié)合形成適宜的單晶硅或類似材料。僅舉例來說，該材料可以是單晶硅、非晶硅、多晶硅、鍺和硅鍺合金。例如，非晶硅利用底層轉(zhuǎn)移厚度的硅材料作為模板可以有利地便于單晶硅的固相外延生長。可增加石圭材津+沉積的有效速率的另一個方法是用石圭納米顆粒(有利地非晶硅)噴射或涂覆表面，該硅納米顆?？梢员粺?處理以利用底層轉(zhuǎn)移厚度的硅材料作為模板來產(chǎn)生單晶硅。其可以被干施加或利用液體施力卩，其中液體將在隨后處理過程中被除去。利用適當(dāng)?shù)奶幚砣缂す馔嘶?、快速熱處理等，通過快速熱退火液相步驟，多晶硅和其他材料還可以允許單晶再生長。其他外延工藝如 PECVD或熱CVD可以用來直4妻在層轉(zhuǎn)移石圭薄力莫上生長單晶石圭。在一種特定的具體實施方式
中，增厚表面層(包括轉(zhuǎn)移厚度的硅材料) 可以從約50 nm至約200 pm變化。在其他具體實施方式
中，可以使用丙硅烷物質(zhì)來提供增厚材料，如在共同轉(zhuǎn)讓的并且由此結(jié)合于此作為參考的美國臨時號60/822,473 ( 理人檔案號 18419-021600US)中所描述的那些。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及替換。
在一種特定的具體實施方式
中，使用非晶硅層來增厚轉(zhuǎn)移材料，以形成增厚材料層。在一種特定的具體實施方式
中，利用納米顆粒(例如，非晶硅、晶體硅、多晶硅、或這些的組合)的施加來沉積非晶硅層，該納米顆粒在以后經(jīng)受熱處理以引起一片增厚材料
59的形成?？蒦,換i也，4艮據(jù)一種特定的具體實施方式
，可以在^f氐溫下利用物理氣相沉積或化學(xué)氣相沉積(例如，等離子體增強的)來形成非晶硅層。在一種特定的具體實施方式
中，將已沉積的非晶硅層
保持在大于800°C的溫度下以形成晶體硅。優(yōu)選地，增厚材料具有所期望的與可分離基板材料相匹配的熱膨脹系數(shù)。在另一種特定的具體實施方式
中，使用硅烷或氯硅烷物質(zhì)如SiCl4、二氯娃烷、或三氯硅烷或其他適宜的組合等通過高溫CVD來增厚轉(zhuǎn)移材料。當(dāng) 然，可以有其^也變4b、更改、以及替才奐。
如圖34所示，取決于具體實施方式
，可以使總厚度材料層3405 的第一部分纟參雜有雜質(zhì)以形成至少一個第一光伏電池處理的表面。
在一種特定的具體實施方式
中，可以在增厚步驟過程中原位摻雜、擴散、和/或利用離子束、等離子體浸沒注入、或常規(guī)注入技術(shù)注入雜質(zhì)。#4居一種特定的具體實施方式
，上述至少一個第一光《犬電池表面包括雜質(zhì)區(qū)域如P型和N型雜質(zhì)以提供一個p-n結(jié)或多個p-n 結(jié)。當(dāng)然，可以有其4也變化、更改、以及替才奐。
如圖34所示，該方法形成第一4妄觸層3401,該第一4妄觸層3401 覆蓋增厚材料層的第一部分，而增厚材料層具有形成在其中的至少一個第一光伏電池表面。第一4妄觸層可以由適宜的透明導(dǎo)電材沖牛如 ITO等制成。還可以4吏用其他材沖牛。在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，才妄觸層凈皮圖案化以形成多個電才及，其結(jié)合于每個第一光伏電池。如果乂人相反側(cè)照射光伏電池，則4矣觸部對于透射可以是不透光的并且優(yōu)選為高度反射的，以通過使返回路徑通過電池來有助于最大化和 /或改善光收集效率。使表面具有某種結(jié)構(gòu)以進(jìn)一步優(yōu)化效率也是眾所周知的，其中通過在電池內(nèi)將來自鏡面的光轉(zhuǎn)換成朗伯光以引起多次內(nèi)反射，乂人而具有更好的總光吸收和轉(zhuǎn)換。當(dāng)然，可以有其他變4匕、更改、以及替4灸。在一種特定的具體實施方式
中，如圖35所示，該方法還形成具有表面區(qū)域3503的第一平坦化介電層3501,其覆蓋包括第一光伏電池的圖案化接觸層。介電層可以包括這樣的材料如利用CVD 工藝沉積的二氧化硅等。在一種特定的具體實施方式
中，介電層基本上是光學(xué)透明的以允許電石茲輻射4黃向通過一個介電層或多個介電層。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及^,才奐。
如圖36所示，該方法包4舌將載體構(gòu)件3601附著于第一介電層的表面區(qū)域。在一種特定的具體實施方式
中，載體構(gòu)件可以由諸如玻璃、石英、聚合物、或塑性材料的材料制成。在一種特定的具體實施方式中，載體構(gòu)件可以;陂永久地附著并用作光伏材料封裝的一部分?？商鎿Q地，才艮據(jù)一種可替換的特定的具體實施方式
，載體構(gòu) 件可以是臨時的并可以纟皮分開。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及替換。
參照圖37,根據(jù)一種特定的具體實施方式
，將支承構(gòu)件基板與總厚度的材料分開3703,以暴露總厚度的材料的頂部區(qū)域3705。在一種特定的具體實施方式
中，支承構(gòu)件基板可以包括開口區(qū)域，其從支承構(gòu)件基板的底部穿過該厚度的支承構(gòu)件基板延伸到一部分表面區(qū)i或。開口區(qū)i或可以結(jié)合于;i:危體馬區(qū)動源(fluidic drive source ), 例如，液體、氣體、惰性氣體。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及替換。
在一種特定的具體實施方式
中，流體驅(qū)動源適合于能夠在底部和表面區(qū)域部分之間的開口區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生壓力梯度。即，壓力梯度促進(jìn)乂人支7 義構(gòu)件基^反除去總厚度的材料。^f義舉例來"i兌，可以通過流體如液體、氣體、蒸氣、或其組合來提供壓力梯度。在一種優(yōu)選的具體實施方式中，除去步驟包括注入蝕刻劑流體，其引起總厚度的材料的分離。即，流體可以提供機械和/或化學(xué)影響以從支承構(gòu)件基板除去總厚度的材料。結(jié)合于循環(huán)泵送蝕刻劑流體以將新的蝕刻劑裝入分離層中，借助于共同作用的機械分離力，可以從支承構(gòu)件基板完全分離總厚度的材料。取決于具體實施方式
，開口區(qū)域可以是單個開口或多個開口，其在形式和結(jié)構(gòu)上是4幾^^戈的。在4吏用多個開口的具體實施方式
中，才艮據(jù)一種特定的具體實施方式
，可以通過多個
空間分布的開口來提供流體，其中多個空間分布的開口形成為陣列、圓形、或其4也對稱配置。這才羊的空間分布可以促進(jìn)均勻除去總厚度的材料，根據(jù)一種特定的具體實施方式
其將被分離。在一種優(yōu) 選的具體實施方式
中，支承構(gòu)件基板，在被除去以后可重復(fù)用作支承構(gòu)件基板?？商鎿Q地，在一種特定的具體實施方式
中，支承構(gòu)件基板可以包括機械裝置，其促進(jìn)覆蓋的材料薄膜的除去。在這樣的具體實施方式
中，機械裝置可以包括一個或多個銷子、排出器
(ejector)等。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及替換。
在一種特定的具體實施方式
中，該方法還在總厚度的材料中形成至少一個第二處理的光伏電池表面。如所示，可以使總厚度材料的暴露的頂部區(qū)域3705摻雜有雜質(zhì)以形成至少第二光伏電池表面。在一種特定的具體實施方式
中，可以在增厚步驟過程中原位摻雜、擴散、和/或利用離子束、等離子體浸沒注入、或常^見注入才支術(shù)注入雜質(zhì)。還可以形成異質(zhì)結(jié)以實現(xiàn)光伏效應(yīng)。單晶/非晶硅異質(zhì)結(jié)是一個實例。硅鍺/硅異質(zhì)結(jié)構(gòu)雙結(jié)電池是更復(fù)雜的光伏電池的另一個實例，其結(jié)合多個帶隙子單元(sub-cell)以增強總的光到電能的轉(zhuǎn)換效率。才艮據(jù)一種特定的具體實施方式
，獲得的光伏電池可以包括對于P型和N型雜質(zhì)的雜質(zhì)區(qū)i或。當(dāng)然，可以有其4也變4匕、更改、以及替換。
在一種特定的具體實施方式
中，如圖38所示，該方法包括沉積第二4妻觸層3801，該第二4妻觸層3801覆蓋增厚材并牛層的底部表面，其中增厚材料層具有形成在其中的至少一個第二光伏電池表面。第二接觸層可以由適宜的透明導(dǎo)電材料如ITO等制成。還可以 4吏用其他材料如高度反光材并牛，這取決于電池幾何形狀(cellgeometry)。在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，第二4妄觸層^皮圖案化以形成多個第二電極，其結(jié)合于每個第二光伏電池。在一種特定的具體實施方式
中，該方法還形成具有表面區(qū)域3805的第二平坦化介電層1203,其覆蓋包括第二光伏電池的第二接觸層。第二介電層可以包4舌這才羊的材^l"如利用CVD工藝沉積的二氧化石圭等。當(dāng)然，可以有其4也變4匕、更改、以及-#才奐。
還如圖38所示，示出了才艮據(jù)本發(fā)明一種具體實施方式
的光伏器件3800的一個實例的簡圖。該圖^f又是一個例示而不應(yīng)該不適當(dāng) 地限制本文中權(quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將明了許多變化、更改、以及-#換。如所示，該光伏器件包括形成在第一正面區(qū) j或(第一表面區(qū)i或，first face region )中的至少一個第一光伏電池表面以及形成在半導(dǎo)體層的第二正面區(qū)域中的至少一個第二光伏電池表面。優(yōu)選地，利用層轉(zhuǎn)移方法來形成半導(dǎo)體層。這樣的層轉(zhuǎn)移方法描述在本說明書以及別處中。第一接觸層覆蓋第一光伏電池表面以提供耦合于每個第一光伏電池的多個第一電極。第二接觸層覆蓋半導(dǎo)體層的第二正面區(qū)域中的第二光伏電池表面，以提供耦合于每個第二光伏電池的多個第二電極。如所示，光伏器件被附著于至少一個第一載體構(gòu)件，其由適宜的透明材料如玻璃、石英、聚合物、或塑并+制成。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及^,換。
上述步驟順序提供了根據(jù)本發(fā)明一種具體實施方式
的在半導(dǎo) 體基板上制造光伏電池的方法。如所示，該方法4吏用以下步驟的組合，其中包括形成用于進(jìn)一步加工成太陽能電池組件的光伏電池的一種方式。在一種特定的具體實施方式
中，支承構(gòu)件基板提供了用于一厚度半導(dǎo)體材料的可分離基板。優(yōu)選地，支承構(gòu)件是一種薄基板，其在整個加工過程中保持在總厚度的半導(dǎo)體材料上。在一種特定的具體實施方式
中，支承構(gòu)件是可重復(fù)使用的。根據(jù)一種特定的具體實施方式
，可以選4奪性;也除去和/或解理施主基4反，同時卩尋該厚度的半導(dǎo)體材料轉(zhuǎn)移到另一個基板結(jié)構(gòu)，例如，支承構(gòu)件。還可以提供其他備選方案，其中增加一些步驟，取消一個或多個步驟，或以不同的順序提供一個或多個步驟，而沒有背離本文中權(quán)利要求的范圍。本發(fā)明的其他具體實施方式
可以參見整個本說明書以及尤其是下文。圖39是舉例說明了根據(jù)本發(fā)明一種可替換具體實施方式
的制造用于太陽能電池組件的太陽能電池的方法3卯0的簡圖。該方法可以總結(jié)如下1. 提供(步驟3901 )半導(dǎo)體基板，其具有表面區(qū)域、底部區(qū) 域、以及確定厚度的材料，半導(dǎo)體基板可以是硅、鍺、硅-鍺合金、砷化^^家、任何III/V族材料等；2. 形成解理平面(步驟3903)(包括許多顆粒、沉積材料、或這些的任何組合等)以限定第一厚度的硅材料(步驟3905);3. 將第一厚度的材料轉(zhuǎn)移到覆蓋硅支承構(gòu)件的可分離材料(步驟3907);4. 形成第二厚度的材料，其覆蓋第一厚度的材料以形成覆蓋可分離材料的總厚度的材料(步驟3909 );5. 分離總厚度的材料(步驟3911);6. 在部分總厚度的材并斗中形成光伏電池表面(步驟3913);7. 將包括光伏電池的總厚度的材料附著于載體構(gòu)件(步驟 3915);8. 進(jìn)4亍其他處理(步驟3917 );9. 形成太陽能電池組件(步驟3919),以及10. 結(jié)束。上述步驟順序提供了根據(jù)本發(fā)明一種具體實施方式
的在半導(dǎo) 體基板上制造光伏電池的方法。如所示，該方法使用以下步驟的組合，其中包括形成用于進(jìn)一步加工成太陽能電池組件的光伏電池的一種方式。在一種特定的具體實施方式
中，半導(dǎo)體基板提供了一厚度的半導(dǎo)體材料。另外，支承構(gòu)件基板提供了薄基板，其在整個加工過程中保持在總厚度的半導(dǎo)體材料上。在一種特定的具體實施方式中，支承構(gòu)件基板是可重復(fù)使用的。根據(jù)一種特定的具體實施方式，可以選擇性地除去和/或解理施主基才反，同時將該厚度的半導(dǎo)體材料轉(zhuǎn)移到另一個基板結(jié)構(gòu)，例如，支承構(gòu)件基板。還可以提供其他備選方案，其中增加一些步驟，取消一個或多個步驟，或以不同的順序提供一個或多個步驟，而沒有背離本文中^L利要求的范圍。本方法的進(jìn)一步詳情可以參見整個本"i兌明書以及尤其是下文。圖40至圖48示出了才艮據(jù)本發(fā)明一種可替換具體實施方式
的在層轉(zhuǎn)移基板上制造用于太陽能電池組件的光伏電池的簡化方法。這些圖僅是實例，其不應(yīng)該不適當(dāng)?shù)叵拗票疚闹袡?quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將明了其他變化、更改、以及替換。如所示，該方法包括提供半導(dǎo)體基板4000。半導(dǎo)體基板的實例可以包括硅、鍺、合金如硅鍺、III-V材料如砷化鎵等。取決于具體實施方式
，半，體基板可以由單一材料、或各種層的組合制成。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及*齊換。在一種特定的具體實施方式
中，如圖40所示，半導(dǎo)體基^反包括第一厚度的半導(dǎo)體材津牛4001和表面區(qū)域4003。在一種優(yōu)選的具體實施方式中，半導(dǎo)體基板還包括解理平面4005,其限定了該厚度的半導(dǎo)體材料。第一厚度的半導(dǎo)體材并+可以包括許多顆粒、沉積材料、或這些的任何組合等。在一種特定的具體實施方式
中，第一厚度的半導(dǎo)體材料是晶體硅(例如，單晶硅)，其可以包括覆蓋的外延石圭層。在一種特定的具體實施方式
中，硅表面區(qū)域4003可以具有氧化物如二氧化石圭的薄層。當(dāng)然，可以有其4也變化、更改、以及替換。取決于具體實施方式
，可以利用各種技術(shù)來形成解理區(qū)域。即，可以利用注入顆粒、沉積層、擴散材沖+、圖案化區(qū)域、以及其他^支術(shù)的任何適宜的組合來形成解理區(qū)域。在一種特定的具體實施方式
中，該方法利用注入方法引入某些高能粒子穿過半導(dǎo)體基板(其可以稱作施主基板)的頂面至所選定的深度，其限定該厚度的半導(dǎo)體材料區(qū)域，稱作材料"薄膜，，。根據(jù)一種特定的具體實施方式
，可以使用各種技術(shù)以將高能粒子注入單晶硅片。這些技術(shù)包括利用例如由卞者如Applied Materials, Inc.等/>司制造的射束線離子注入i殳備的離子注入?？商鎿Q地，根據(jù)一種特定的具體實施方式
，可以利用等離子體浸沒離子注入("Pill")技術(shù)、離子簇射來進(jìn)行注入，并且其^f也質(zhì)量和非質(zhì)量比4支術(shù)可以特別有效地用于更大的表面區(qū) 域。還可以使用上述技術(shù)的組合。當(dāng)然，所使用的技術(shù)取決于用途。取決于用途，根據(jù)一種優(yōu)選的具體實施方式
，通常選擇更小質(zhì) 量的粒子以降低損傷材料區(qū)域的可能性。即，更小質(zhì)量的粒子容易穿過基板材料至所選定的深度而基本上沒有損傷粒子穿過的材料區(qū)域。例如，更小質(zhì)量的粒子(或高能粒子)可以是幾乎任何帶電荷的(例如，正的或負(fù)的)和/或中性的原子或分子、或電子等。在一種特定的具體實施方式
中，粒子可以是中性的和/或帶電荷的粒子，其包括離子如氫和它的同位素的離子，稀有氣體離子如氦和它的同位素，以及氖等，這取決于具體實施方式
。粒子還可以來源于化合物如氣體，例如，氫氣、水蒸氣、曱烷、和氬化合物，以及其他輕原子質(zhì)量4立子?？蒦#換地，粒子可以是上述壽立子、和/或離子和 /或分子物質(zhì)和/或原子物質(zhì)的任何組合。該粒子通常具有足夠的動能以穿過表面至在表面之下所選定的;果度。例如，使用氫作為注入硅片的物質(zhì)，利用特定的一組條件進(jìn)行注入過程。注入劑量從約1015至約1018原子/ 112變化，并且優(yōu)選地劑量大于約10"原子/cm2。注入能量,人約1 KeV至約1 MeV變化，并且通常為約50 KeV。注入溫度從約-20至約600。C變化，并且優(yōu)選為低于約400°C以防止基本量的氫離子擴散出注入的硅片以及退火注入的損傷和應(yīng)力的可能性?？梢詫潆x子選擇性地《1入硅片至所選定的深度，其中準(zhǔn)確度為約士0.03至士0.05微米。當(dāng)然，所使用的離子類型和工藝操作條件取決于用途。有效地，注入粒子在所選定的深度沿著平4于于基板頂面的平面增加應(yīng)力或減少斷裂能。該能量部分;也取決于注入物質(zhì)和條件。這些粒子會在所選定的深度降低基板的斷裂能水平。這允許在所選定的深度沿著注入平面的受控解理。注入可以在這樣的條件下發(fā)生，以致在所有內(nèi)部位置的基板的能態(tài)不足以在基板材沖牛中引發(fā)不可逆斷裂(即，分離或解理)。然而，應(yīng)當(dāng)注意到，注入確實通常會在基板中引起一定量的缺陷(例如，孩史缺陷)，其通?？梢灾辽俨?分地通過其后的熱處理，例如，加溫退火或快速加溫退火加以^修復(fù)。當(dāng)然，可以有其4也變4匕、更改、以及^^換。參照圖41,該方法將半導(dǎo)體基板的表面區(qū)域連接(4100)于支承構(gòu)件基板4101。在一種特定的具體實施方式
中，支承構(gòu)件基板可以由適宜的材料制成。在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，支承構(gòu)件可以由與該厚度的材料類似的材料制成，該材料基本上是晶體的以匹配熱和結(jié)晶特性。即，根據(jù)一種特定的具體實施方式
，支承構(gòu)件基板可以由硅片如單硅片、外延片或?qū)愚D(zhuǎn)移硅(例如，在絕緣體基板上的層轉(zhuǎn)移硅)制成。在可替換的具體實施方式
中，支承構(gòu)件基板可以由多層、復(fù)合材料、或其他材料形成。另外，根據(jù)一種特定的具體實施方式
，支承構(gòu)件基板還可以由介電材料(例如，玻璃或石英)或金屬材料，包括這些的任何組合等形成。當(dāng)然，可以有其他更改、變化、以及^齊換。如所示，支岸義構(gòu)件基斧反具有表面區(qū)域4103、底部4105、以及確定的厚度4107。在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，支岸義構(gòu)件的表面區(qū)域是由可粘結(jié)但可分離的材料表征的。在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，表面區(qū)域是由低表面粗糙度但相對于表面材料更高的底層表面材料粗糙度表征的，其促進(jìn)粘結(jié)但在其他條件下還是可分離的。在又一種優(yōu)選的具體實施方式
中，表面區(qū)域是由表面粗升造度表征的，其促進(jìn)粘結(jié)^旦在其他條件下還是可分離的。在這種特定的具體實施方式中，在覆蓋硅支承構(gòu)件的氧化物材料上提供表面粗糙度。該氧化物材料具有約3埃RMS到約IOO埃RMS范圍的表面粗糙度。要理解這些和其他粗糙度點是利用原子力顯微鏡(AFM)力口以測量的，其中測量區(qū)域為約lO微米x IO微米。在又一種具體實施方式
中，硅表面粗糙度可以具有以上提及的范圍，而氧化物表面具有更平滑的表面以便于得到更完全粘結(jié)的表面。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及^,才奐。在可替換的具體實施方式
中，表面粗糙度可以由多孔材料來4是供。例如，多孔材料可以是硅，其是多孔的并且具有約10-1000 nm 和更小的平均孔徑大小。還可以4吏用其他類型的多孔材沖牛。在其他具體實施方式
中，可分離材料可以是膠層，其是可分離的，或具有固有特性和/或空間特性的其他類型的材料，其促進(jìn)粘結(jié)但卻是可分離的。另一種可分離材料可以是一種這樣的材料，其中高溫處理，如在外延生長工藝步驟過程中，通過分離層中的相變或材料變化，可以降低粘結(jié)能，從而使得可以發(fā)生低溫層轉(zhuǎn)移，還進(jìn)行支承構(gòu)件的外延后分離。在一種特定的具體實施方式
中，支承構(gòu)件基板的表面區(qū)域?qū)⒈贿B接或粘結(jié)于設(shè)置在施主基板上的表面區(qū)域4003。在此圖等中使用了相同的參考標(biāo)號，但并不用來限制本文中權(quán)利要求的范圍。連4婁或粘結(jié)過程的進(jìn)一步詳情可以參見整個本具體i兌明書以及尤其是下文。在一種特定的具體實施方式
中，在可選的等離子體活化過程以后，通過連接施主基板和支承構(gòu)件基板的表面來進(jìn)行粘結(jié)過程?？?選的等離子體活化過程取決于所使用的基板。這樣的等離子體活化過程可以清洗或活化基板的表面區(qū)域。例如，在硅基板中，可以例如在20。C至40。C范圍的溫度下利用含氮等離子體來提供等離子體活化過程。優(yōu)選地，在由加利福尼亞圣何塞的Silicon Genesis Corporation制造的雙頻率等離子體活化系統(tǒng)中進(jìn)行等離子體活化過程。當(dāng)然，可以有其他變化、更改以及替換，其已在本文中以及在本說明書以外進(jìn)行了描述。才艮據(jù)一種優(yōu)選的具體實施方式
，將每個這些基^反粘結(jié)在一起以形成如圖42所示的粘結(jié)基才反結(jié)構(gòu)4200。如所示，施主基4反已^皮粘結(jié)于支承構(gòu)件基板。優(yōu)選地，對于更小基板尺寸如200 mm或300 mm直4圣的晶片，利用由Electronic Vision Group制造的EVG 850 粘結(jié)工具或其他類似的方法來粘結(jié)基^反。還可以-使用其他類型的工具如由Karl Suss制造的那些工具。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及替換。優(yōu)選地，在支承構(gòu)件基板和施主基板之間的粘結(jié)是臨時的^f旦是足夠可靠的，以進(jìn)4亍一個或多個高溫處理步驟，^旦在其后步驟過程中可以被解除，其將在下文進(jìn)一步描述。即，粘結(jié)是臨時的并且可以^f皮解除。當(dāng)然，可以有其4也變4匕、更改、以及^,才奐。因此，根據(jù)一種特定的具體實施方式
，在粘結(jié)以后，使粘結(jié)基才反結(jié)構(gòu)經(jīng)受第一熱處理。在一種特定的具體實施方式
中，第一熱處理可以是烘烤處理，其中利用加熱元件如耦合于才喿作基才反的加熱才反。在一種可-^換的具體實施方式
中，第一熱處理可以是烘烤處理，其中利用加熱元件如耦合于施主基板的加熱板。第一熱處理提供了通過部分厚度施主基板和部分支承構(gòu)件基板的溫度梯度。另外，第一熱處理使粘結(jié)基纟反結(jié)構(gòu)保持在預(yù)定的溫度和預(yù)定的時間。優(yōu)選地，才艮據(jù)優(yōu)選的具體實施方式
，溫度從約200或250°C至約400。C 變化并且優(yōu)選為約350°C,時間為約1小時左右，為了佳:石圭施主基板和支承構(gòu)件基板彼此永久地附著。取決于特定的用途，可以有其他變化、更改、以及替換。在一種特定的具體實施方式
中，利用低溫?zé)岵襟E將基^反連接或熔合在一起。低溫?zé)崽幚硗ǔ？纱_保，注入顆粒不會對材料區(qū)域施加過大的應(yīng)力，其可能會產(chǎn)生不受控的解理作用。在一種特定的具體實施方式中，低溫粘結(jié)過程通過自粘結(jié)過程發(fā)生。可替換地，可以使用各種其他低溫技術(shù)以將施主基板表面區(qū)域連接于支承構(gòu)件基板。例如，可以使用靜電粘結(jié)技術(shù)以將兩個基板連接在一起。尤其是，使一個或兩個基板表面帶有電荷以吸引到其他基板表面。另外，可以利用各種其他通常已知的技術(shù)，來使施主基板表面熔合于支承構(gòu)件基板。當(dāng)然，所使用的技術(shù)取決于用途。參照圖43,該方法包括利用在解理平面的選4奪部分4是供的能量 4301來引發(fā)解理過程，以使第一厚度的半導(dǎo)體材料與施主基板分開，而第一厚度的材料仍然連接于支承構(gòu)件基板。取決于特定的具體實施方式，可以存在某些其他變化。例如，解理過程可以是受控的解理過程，其中利用擴展的解理前沿來選擇性地從施主基板分離該厚度的材料，而使該厚度的材料仍然連接于支承構(gòu)件基板。還可以使用可替換的解理技術(shù)。這樣的技術(shù)包括但不限于稱作加利福尼亞圣何塞Silicon Genesis Corporation的NanocleaveTM方法、熱釋放諸如由法國Soitec SA的SmartCutTM方法所使用的、以及多孔硅解理層諸如由日本東京Canon Inc.的EltranTM方法所-使用的、4壬何類似的方法等的那些纟支術(shù)。才艮據(jù)一種特定的具體實施方式
，該方法則除去4303施主基4反的剩余部分4305,其已向支7 義構(gòu)件基板沖是供第一厚度的材料。根據(jù)一種優(yōu)選的具體實施方式
，施主基板的剩余部分還可以用作另一個施主基板。如圖44所示，該方法還4吏獲得的粘結(jié)結(jié)構(gòu)經(jīng)受表面處理過程 4401。這才羊的表面處理過程可以包括等離子體活化、等離子體清洗或其組合，用于進(jìn)一步處理。當(dāng)然，可以有其4也變4t、更改、以及替換。參照圖45,該方法包括形成增厚表面層，其覆蓋第一厚度的半導(dǎo)體材料以形成總厚度的材津牛3300。在一種特定的具體實施方式
中，增厚表面層可以利用外延工藝和/或其他沉積工藝來形成。這些工藝可以包括等離子體增強的CVD (PECVD)、熱CVD、光催化 CVD、輝光放電CVD、熱絲/催化CVD等。根據(jù)特定的具體實施方式，這些工藝可以直4妄地或與其他步驟如退火結(jié)合形成適宜的單晶硅或類似材料。僅舉例來說，該材料可以是單晶硅、非晶硅、多晶硅、鍺和硅鍺合金。例如，非晶硅利用底層轉(zhuǎn)移厚度的硅材料作為模板可以有利地便于單晶硅的固相外延生長?？稍黾庸璨牧铣练e的有效速率的另一個方法是用硅納米顆粒(有利地非晶硅)噴射或涂覆表面，該硅納米顆?？梢员粺崽幚硪岳玫讓愚D(zhuǎn)移厚度的硅材料作為才莫板來產(chǎn)生單晶硅。其可以被干施加或利用液體施加，其中液體將在隨后處理過程中^皮除去。利用適當(dāng)?shù)奶幚砣缂す馔嘶?、快?熱處理等，通過快速熱退火、液相步驟，多晶石圭和其他j材沖牛還可以允許單晶再生長。其他外延工藝如PECVD或熱CVD可以用來直接在層轉(zhuǎn)移硅薄膜上生長單晶硅。在一種特定的具體實施方式
中，增厚表面層(包括轉(zhuǎn)移厚度的硅材料)可以從約50 (im至約200 nm變化。在其他具體實施方式
中，可以使用丙硅烷物質(zhì)來提供增厚材料，如在共同轉(zhuǎn)讓的并且由此結(jié)合于此作為參考的美國臨時號 60/822,473 (代理人檔案號18419-021600US )中所描述的那些。當(dāng) 然，可以有其^f也變化、更改、以及一,換。
在一種特定的具體實施方式
中，使用非晶硅層來增厚轉(zhuǎn)移材料。在一種特定的具體實施方式
中，利用納米顆粒(例如，非晶硅、晶體硅、多晶硅、或這些的組合)的施加來沉積非晶硅層，該納米顆粒在以后經(jīng)受熱處理以引起一片增厚材泮+的形成。可^齊^奐地，才艮才居一種特定的具體實施方式
，可以在j氐溫下利用物理氣相;兄積或4匕學(xué)氣相沉積(例如，等離子體增強的)來形成非晶硅層。在一種特定的具體實施方式
中，將已沉積的非晶硅層保持在大于800°C的溫度下以形成晶體硅。在另一種特定的具體實施方式
中，使用硅烷或
氯石圭;烷物質(zhì)如SiCl4、二氯石圭)院、或三氯石圭》克通過高溫CVD來增厚轉(zhuǎn)移材料。優(yōu)選地，總厚度的材料具有所期望的與支承構(gòu)件基板材料相匹配的熱膨脹系數(shù)。
參照圖46,該方法包括從支承構(gòu)件基板分開4601總厚度的材料。在一種特定的具體實施方式
中，支承構(gòu)件基板可以包括開口區(qū) 域，其從支承構(gòu)件基板的底部穿過該厚度的支承構(gòu)件基板延伸到一部分表面區(qū)域。開口區(qū)域可以結(jié)合于流體驅(qū)動源。流體驅(qū)動源適合于能夠在底部和部分表面區(qū)i或之間的開口區(qū)i或內(nèi)產(chǎn)生壓力梯度。即，壓力梯度促進(jìn)從支承構(gòu)件基板除去總厚度的材料。僅舉例來說，可以通過流體如液體、氣體、蒸氣、或其組合來提供壓力梯度。在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，除去步驟包括注入蝕刻劑流體，其引起總厚度的材料的分離。結(jié)合于循環(huán)泵送蝕刻劑流體以將新的蝕刻劑裝入分離層中，借助于共同作用的機械分離力，可以從支承構(gòu)件基板完全分離總厚度的材料。在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，支承構(gòu)件基板，在被除去以后，可以重復(fù)用作支承構(gòu)件基板?？商鎿Q地，在一種特定的具體實施方式
中，支承構(gòu)件基板可以包括機械裝置，其促進(jìn)覆蓋的材料薄膜的除去。在這樣的具體實施方式
中，機械裝置可以包括一個或多個銷子、排出器等。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及^辦:換。
在一種特定的具體實施方式
中，在從支承構(gòu)件基板分離后的總厚度的材料可以用作器件制備例如光伏電池的薄基板。如圖47所示，總厚度的材料具有第一表面區(qū)域4701、第二表面區(qū)域4703以及確定的厚度4705。在一種特定的具體實施方式
中，至少在總厚度的材料中的第一表面區(qū)域附近摻雜有雜質(zhì)以在確定的厚度范圍內(nèi) 形成至少一個第一光伏電池。在一種特定的具體實施方式
中，可以在增厚步驟過程中原位摻雜、擴散、和/或利用離子束、等離子體浸沒注入、或常規(guī)注入技術(shù)注入雜質(zhì)。還可以形成異質(zhì)結(jié)以實5見光1"犬效應(yīng)。單晶/非晶硅異質(zhì)結(jié)是一個實例。硅鍺/硅異質(zhì)結(jié)構(gòu)雙結(jié)電池是更復(fù)雜的光伏電池的另一個實例，其結(jié)合多個帶隙子單元以增強總的光到電能的轉(zhuǎn)換效率。根據(jù)一種特定的具體實施方式
，獲得的
光伏電池包括雜質(zhì)區(qū)域如P型和N型雜質(zhì)以提供一個p-n結(jié)或多個 p陽n結(jié)。
參照圖48,該方法包4舌形成第一4妄觸層4801，該第一4妄觸層 4801覆蓋增厚材料層的第一表面區(qū)域，其中增厚材料層具有至少一個形成在確定厚度內(nèi)的第一表面附近的第一光伏電池表面。接觸層可以由適宜的透明導(dǎo)電材料如ITO、高反射導(dǎo)體或其他適宜材料制成，這取決于光伏電池幾〗可形狀。還可以使用其他材沖牛。在一種優(yōu) 選的具體實施方式
中，第一接觸層被圖案化以形成許多電極，其結(jié) 合于每個第一光伏電池。該方法還包括形成覆蓋第一接觸層和至少一個光伏電池的第一平坦化介電層4803。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及-l換。
在一種優(yōu)選的具體實施方式
中， -使第二表面區(qū)域摻雜有雜質(zhì)以在確定的厚度范圍內(nèi)形成至少一個第二光伏電池。在一種特定的具體實施方式中，可以在增厚步驟過程中原位摻雜、擴散、和/或利用離子束、等離子體浸沒注入、或常規(guī)注入技術(shù)注入雜質(zhì)。根據(jù)一種特定的具體實施方式
，第二光伏電池表面包4舌雜質(zhì)區(qū)域如P型和N 型雜質(zhì)以提供一個p-n結(jié)或多個
參照圖49,該方法包括形成覆蓋第二表面區(qū)域的第二接觸層 4901。第二4妄觸層可以由適宜的透明導(dǎo)電材沖牛如ITO、高反射導(dǎo)體或其他適宜材沖+制成，這取決于光伏電池幾4可形狀。還可以4吏用其他材料。在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，第二接觸層^皮圖案化以形成i午多電才及，其結(jié)合于每個第二光Y犬電池。該方法還包才舌形成具有表面區(qū)域4905的第二平坦化介電層4903，其覆蓋第二4妄觸層和至少一個第二光伏電池。第二介電層可以包括這樣的材料如利用CVD工藝沉積的二氧化石圭等。在一種特定的具體實施方式
中，第二介電層基本上是光學(xué)透明的以允許電磁輻射橫向通過一個介電層或多
個介電層。示出了光Y犬電池結(jié)構(gòu)4900的一個實例。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及替才奐。
參照圖50,才艮據(jù)本發(fā)明的一種具體實施方式
，該方法包括將光伏電池結(jié)構(gòu)附著于載體構(gòu)件5001。該載體構(gòu)件可以由適宜的材并牛如塑料、玻璃(例如，浮法玻璃)、石英、或聚合物材料制成，其取決于用途。在一種特定的具體實施方式
中，該載體構(gòu)4牛可以祐)1c久地附著并用作光伏電池封裝的一部分。才艮據(jù)一種可^#換的具體實施方式，該載體構(gòu)件還可以是臨時的并可以^皮分開。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及^,換。
上述步驟順序提供了根據(jù)本發(fā)明一種具體實施方式
的在半導(dǎo) 體基4反上制造光伏電池的方法。如所示，該方法^f吏用以下步^驟的組合，其中包括形成用于進(jìn)一步加工成太陽能電池組件的光伏電池的一種方式。在一種特定的具體實施方式
中，支承構(gòu)件基板提供了用于一厚度半導(dǎo)體材料的可分離基板。優(yōu)選地，支承構(gòu)件是一種薄基板，其在整個加工過程中保持在總厚度的半導(dǎo)體材料上。在一種特定的具體實施方式
中，支承構(gòu)件是可重復(fù)使用的。根據(jù)一種特定的
具體實施方式
，可以選擇性地除去和/或解理施主基4反，同時將該厚度的半導(dǎo)體材料轉(zhuǎn)移到另一個基板結(jié)構(gòu)，例如，支承構(gòu)件。還可以 4是供其他備選方案，其中增加一些步驟、取消一個或多個步驟，或以不同的順序提供一個或多個步驟，而沒有背離本文中權(quán)利要求的范圍。本發(fā)明的其他具體實施方式
可以參見整個本說明書以及尤其是在下文。
圖51示出了根據(jù)本發(fā)明又一種可替換具體實施方式
的制造用于太陽能電、池ilH牛的太陽能電池的方法5100。該方法可以總結(jié)如下1提供半導(dǎo)體基板(步驟5101),例如，硅、鍺、硅-鍺合金、砷化鎵、任何III/V族材料等；
2. 形成解理平面(步驟5103)以限定第一厚度的硅材料(步驟5105);
3. 將第一厚度的材料轉(zhuǎn)移到載體構(gòu)件基板(步驟5107);
4. 形成第二厚度的材料，其覆蓋第一厚度的半導(dǎo)體材料，以形成總厚度的材4+ (步驟5109);
5. 在總厚度的材料的一側(cè)形成至少一個第一光伏電池表面(步驟5111);
6. 當(dāng)需要時，進(jìn)^f亍其他處理(步驟5113); 11.結(jié)束(步艱《5115)。
上述步驟順序提供了根據(jù)本發(fā)明一種具體實施方式
的在半導(dǎo) 體基板上制造光伏電池的方法。如所示，該方法使用以下步驟的組合，其中包括形成用于進(jìn)一步加工成太陽能電池組件的光伏電池的一種方式。在一種特定的具體實施方式
中，半導(dǎo)體基板提供了一厚度的待轉(zhuǎn)移的半導(dǎo)體材料。優(yōu)選地，半導(dǎo)體基板是一種薄基板，其在整個加工過程中保持在總厚度的半導(dǎo)體材料上。在一種特定的具
體實施方式中，半導(dǎo)體基板是可重復(fù)使用的。根據(jù)一種特定的具體實施方式，可以選擇性地除去和/或解理施主基才反，同時將該厚度的半導(dǎo)體材料轉(zhuǎn)移到另一個基板結(jié)構(gòu)，例如，載體構(gòu)件。還可以提供
其4也備選方案，其中增加一些步艱《、取消一個或多個步驟，或以不同的順序提供一個或多個步驟，而沒有背離本文中權(quán)利要求的范圍。本方法的進(jìn)一步詳情可以參見整個本說明書以及尤其是下文。
圖52至圖58示出了根據(jù)本發(fā)明一種具體實施方式
的在層轉(zhuǎn)移基板上制造光伏電池的筒化方法。這些圖僅是實施例，其不應(yīng)該不適當(dāng)?shù)叵拗票疚闹袥_又利要求的范圍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將明了其他變化、更改、以及替換。如所示，該方法包括提供半導(dǎo)體基^反或施主基板5200。半導(dǎo)體基板的實例可以包括硅、鍺、合金如硅鍺、 III-V材料如砷化鎵等。取決于具體實施方式
，半導(dǎo)體基板可以由單一材料、或各種層的組合制成。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及替換。在一種特定的具體實施方式
中，半導(dǎo)體基板包括第一厚度的材料5201、表面區(qū)域5203、以及厚度5207。在一種優(yōu)選的具體實施方式中，半導(dǎo)體基板還包括解理平面5205,其限定了第一厚度的半導(dǎo)體材料。第一厚度的材料可以包括許多顆粒、沉積材料、或這些的任何組合等。在一種特定的具體實施方式
中，第一厚度的半導(dǎo)體材料是晶體硅(例如，單晶硅)，其可以包括覆蓋的外延硅層。在一種特定的具體實施方式
中，石圭表面區(qū)域5203可以具有氧化物如二氧化石圭的薄層。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及替換。取決于具體實施方式
，可以利用各種才支術(shù)來形成解理區(qū)i或。即，可以利用注入顆粒、沉積層、擴散材并牛、圖案化區(qū)i或、以及其他4支術(shù)的任何適宜的組合來形成解理區(qū)域。在一種特定的具體實施方式
中，該方法利用注入方法引入某些高能粒子穿過半導(dǎo)體基板(其可以稱作施主基板)的表面區(qū)域至所選定的深度，其限定第一厚度的半導(dǎo)體材料區(qū)域，稱作材料"薄膜"。根據(jù)一種特定的具體實施方式，可以使用各種技術(shù)以將高能粒子注入單晶硅片。這些技術(shù)包括利用例如由i者如Applied Materials, Inc.等^^司制造的射束線離子注入設(shè)備的離子注入。可替換地，4艮據(jù)一種特定的具體實施方式
，可以利用等離子體浸沒離子注入("Pill")技術(shù)、離子簇射來進(jìn)行注入，以及其^f也質(zhì)量和非質(zhì)量比4支術(shù)可以特別有歲文i也用于更大的表面區(qū)域。還可以使用上述技術(shù)的組合。當(dāng)然，所使用的技術(shù)取決于用途。取決于用途，才艮據(jù)一種優(yōu)選的具體實施方式
，通常選才奪更小質(zhì) 量的粒子以降低損傷材料區(qū)域的可能性。即，更小質(zhì)量的粒子容易區(qū)域。例如，更小質(zhì)量的粒子(或高能粒子)可以是幾乎任何帶電荷的(例如，正的或負(fù)的)和/或中性的原子或分子、或電子等。在一種特定的具體實施方式
中，并立子可以是中性的和/或帶電荷的#立子，其包括離子如氫和它的同位素的離子，稀有氣體離子如氦和它的同^f立素，以及氖等，這取決于具體實施方式
。4立子還可以來源于化合物如氣體，例如，氫氣、水蒸氣、曱烷、和氫化合物，以及其他輕原子質(zhì)量粒子?？蒦#換地，粒子可以是上述4立子、和/或離子和 /或分子物質(zhì)和/或原子物質(zhì)的^f壬何組合。該粒子通常具有足夠的動能以穿過表面至在表面之下所選定的深度。例如，使用氫作為注入硅片的物質(zhì)，利用特定的一組條件進(jìn)行注入過程。注入劑量^v約1015至約10"原子/cm2變化，并且優(yōu)選地劑量大于約10"原子/cm2。注入能量/人約1 KeV至約1 MeV變化，并且通常為約50 KeV。注入溫度從約-20至約600。C變化，并且優(yōu) 選為低于約400。C以防止基本量的氫離子擴散出注入的硅片以及退火注入的損傷和應(yīng)力的可能性。可以將氫離子選擇性地？ 1入硅片至所選定的深度，其中準(zhǔn)確度為約士0.03至士0.05樣吏米。當(dāng)然，所^f吏用的離子類型和工藝才喿作條件取決于用途。有效地，注入顆^立在所選定的深度沿著平4于于基斥反頂面的平面增加應(yīng)力或減少斷裂能。該能量部分地取決于注入物質(zhì)和條件。這些粒子會在所選定的深度降低基板的斷裂能水平。這允許在所選定的深度沿著注入平面的受控解理。注入可以在這樣的條件下發(fā)生，以致在所有內(nèi)部位置的基板的能態(tài)不足以在基板材料中引發(fā)不可逆斷裂(即，分離或解理)。然而，應(yīng)當(dāng)注意到，注入確實通常會在基板中引起一定量的缺陷(例如，微缺陷)，其通常可以至少部分地通過其后的熱處理，例如，加溫退火或快速加溫退火加以修復(fù)。當(dāng)然，可以有其^f也變化、更改、以及^辜:換。
參照圖53,該方法將半導(dǎo)體基板的表面區(qū)域連接(5300)于載
體構(gòu)件5301。在一種特定的具體實施方式
中，載體構(gòu)件可以由適宜
的材料如玻璃、石英或浮法玻璃制成。在可替換的具體實施方式
中，載體構(gòu)件可以由聚合物材料或塑性材料制成，其取決于用途。在一
種優(yōu)選的具體實施方式
中，載體構(gòu)件由JE皮璃制成，該^皮璃是由在 600-700°C范圍的溫度下的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)表征的。根據(jù)一種特定的具體實施方式，載體構(gòu)件可以是大面積的基才反。當(dāng)然，可以有其他更改、變4匕、以及^^換。
如所示，載體構(gòu)件具有表面區(qū)域5303、底部5305、以及確定的厚度5307。在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，表面區(qū)域是由低表面粗糙度但相對于表面材料更高的底層表面材料粗糙度表征的，其促進(jìn)粘結(jié)^f旦在其他條件下還是可分離的。在又一種優(yōu)選的具體實施方式中，表面區(qū)域是由表面粗糙度表征的，其促進(jìn)粘結(jié)但在其他條件下還是可分離的。在這種特定的具體實施方式
中，在覆蓋石圭支7K構(gòu) 件的氧化物材料上提供表面粗糙度。該氧化物材料具有約3埃RMS 到約IOO埃RMS范圍的表面粗糙度。要理解這些和其他粗糙度點是利用原子力顯微鏡(AFM)加以測量的，其中測量區(qū)域為約10 孩史米xio樣i米。在又一種具體實施方式
中，石圭表面斗且并造度可以具有以上提及的范圍，而氧化物表面具有更平滑的表面以便于得到更完全粘結(jié)的表面。在可替換的具體實施方式
中，表面粗糙度可以由多孔材料來提供。例如，多孔材料可以是硅，其是多孔的并且具有約 10-1000 nm和更小的平均孔徑大小。還可以使用其他類型的多孔材料。在其他具體實施方式
中，可分離材料可以是膠層，其是可分離的，或具有固有特性和/或空間特性的其他類型的材料，其促進(jìn)粘結(jié) 但卻是可分離的。另一種可分離材料可以是一種這樣的材料，其中高溫處理，如在外延生長工藝步驟過程中，通過分離層中的相變或材料變化，可以降低粘結(jié)能，從而使得可以發(fā)生低溫層轉(zhuǎn)移，還進(jìn) 行支承構(gòu)件的外延后分離。在一種特定的具體實施方式
中，載體構(gòu)
件的表面區(qū)域?qū)⒈贿B接或粘結(jié)于設(shè)置在施主基板2600上的表面區(qū) 域2603。在此圖等中使用了相同的參考標(biāo)號，但并不用來限制本文中權(quán)利要求的范圍。連接或粘結(jié)過程的進(jìn)一步詳情可以參見整個本具體"i兌明書以及尤其是下文。
在一種特定的具體實施方式
中，在可選的等離子體活化過程以后，通過連接施主基板和載體構(gòu)件的表面來進(jìn)行粘結(jié)過程。可選的等離子體活化過程取決于所使用的基板。這樣的等離子體活化過程可以清洗或活化基4反的表面區(qū)i或。例如，在石圭基才反中，可以例如在 20。C至40。C范圍的溫度下利用含氮等離子體來提供等離子體活化過禾呈。4尤選;也，在由力口利3畐尼亞圣4可塞的Silicon Genesis Corporation 制造的雙頻率等離子體活化系統(tǒng)中進(jìn)行等離子體活化過程。當(dāng)然，可以有其他變化、更改以及替換，其已在本文中以及在本說明書以
外進(jìn)行了描述。
如圖54所示，才艮據(jù)一種優(yōu)選的具體實施方式
，將施主基4反和載體構(gòu)件粘結(jié)在一起以形成粘結(jié)基板結(jié)構(gòu)5400。如所示，施主基板已被粘結(jié)于載體構(gòu)件。優(yōu)選地，對于更小基^反尺寸如200 mm或300 mm直4圣的晶片，利用由Electronic Vision Group制造的EVG 850
用其他類型的工具如由Karl Suss制造的那些工具。優(yōu)選地，載體構(gòu) 件^皮永久地附著于施主基4反并且可以用作光伏器件封裝的一部分。可替換地，才艮據(jù)一種可^l換的具體實施方式
，載體構(gòu)件可以尋皮臨時地附著于施主基4反并且可以凈皮分開。當(dāng)然，可以有其4也變化、更改、以及替換。
因此，根據(jù)一種特定的具體實施方式
，在粘結(jié)以后，使粘結(jié)基一反結(jié)構(gòu)經(jīng)受第一熱處理。在一種特定的具體實施方式
中，第一熱處理可以是烘烤處理，其中 <吏用加熱元件如耦合于載體構(gòu)件的加熱板。在一種可替換的具體實施方式
中，第一熱處理可以是烘烤處理，其中^f吏用加熱元件如耦合于施主基板的加熱板。第一熱處理^是供了通過部分厚度施主基板和部分載體構(gòu)件的溫度梯度。另外，第一熱處理^吏粘結(jié)基才反結(jié)構(gòu)保持在預(yù)定的溫度和預(yù)定的時間。優(yōu)選地，才艮
據(jù)優(yōu)選的具體實施方式
，溫度從約200或250。C至約400。C變化，并且優(yōu)選為約350。C,時間為約1小時左右，為了使硅施主基板和載體構(gòu)件;波此7;jc久地附著。取決于特定的用途，可以有其4也變化、更改、以及^,才奐。
在一種特定的具體實施方式
中，利用低溫?zé)岵襟E將施主基板和載體構(gòu)件連4妄或熔合在一起。^f氏溫?zé)崽幚硗ǔ？纱_保，注入顆4立不會對材料區(qū)域施加過大的應(yīng)力，其可能會產(chǎn)生不受控的解理作用。在一種特定的具體實施方式
中，低溫粘結(jié)過程通過自粘結(jié)過程發(fā) 生。
可替換地，可以使用各種其他低溫技術(shù)以將施主基板表面區(qū)域連接于載體構(gòu)件。例如，可以使用靜電粘結(jié)技術(shù)。尤其是，使一個或兩個基板表面帶有電荷以吸引到其他基板表面。另外，可以利用各種其他通常已知的技術(shù)來使施主基板表面熔合于載體構(gòu)件。當(dāng) 然，所使用的技術(shù)取決于用途。
再次參照圖54,該方法包括利用在解理平面的選擇部分提供的能量5401來引發(fā)解理過程，以使第一厚度的半導(dǎo)體材料與施主基板分開，而使第一厚度的材料仍然連接于載體構(gòu)件。取決于特定的具體實施方式
，可以存在某些其他變化。例如，解理過程可以是受控的解理過禾呈，其中利用擴展的解理前沿來選擇性地從施主基4反分離第一厚度的半導(dǎo)體材料，而使第一厚度的半導(dǎo)體材料仍然連接于載體構(gòu)件。還可以使用可替換的解理技術(shù)。這樣的技術(shù)包括但不限于一爾訐乍力口禾'J牙畐尼亞圣 <可塞 Silicon Genesis Corporation 的NanocleaveTM方法、熱釋》文T者^口由法國Soitec SA的SmartCutTM方法所<吏用的、以及多孔石圭解理層卞者如由日本東京Canon Inc.的EltranTM 方法所z使用的、任〗可類似的方法等的那些纟支術(shù)。才艮據(jù)一種特定的具體實施方式，該方法則除去施主基板的剩余部分，其已向載體構(gòu)件提供第一厚度的半導(dǎo)體材料。根據(jù)一種優(yōu)選的具體實施方式
，施主基才反2805的剩余部分可以用作另一個施主基4反。
如圖55所示，該方法提供了獲得的粘結(jié)結(jié)構(gòu)5500。該獲得的粘結(jié)結(jié)構(gòu)包括覆蓋的一厚度的半導(dǎo)體材料，其具有表面區(qū)域5503。在一種特定的具體實施方式
中，該方法可以進(jìn)一步^f吏獲得的粘結(jié)結(jié) 構(gòu)經(jīng)受粘結(jié)處理5501以在該厚度的半導(dǎo)體材沖牛和載體構(gòu)件之間形成基本上永久的粘結(jié)。在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，粘結(jié)處理包括熱處理。熱處理可以是適當(dāng)?shù)目焖贌崽幚?、利用激光輻照的快?熱處理等。在一種特定的具體實施方式
中，熱處理包括利用光源(例如，單色光源、閃光燈光源、或其他適宜的光源)來輻照獲得的粘結(jié)結(jié)構(gòu)。在某些其4也具體實施方式
中，還可以/人施主基纟反分開載體構(gòu)4牛。當(dāng)然，可以有其4也變4b、更改、以及^,:換。
如圖55所示，該方法還使獲得的粘結(jié)結(jié)構(gòu)經(jīng)受表面處理過程 5501。這樣的表面處理過程可以包括等離子體清洗過程、等離子體活化過程、蝕刻步驟、拋光步驟或其組合，這取決于具體實施方式
。在一種特定的具體實施方式
中，表面處理過程可提供所期望的表面特性以利用沉積和/或成形方法來增厚轉(zhuǎn)移的材料。例如，解理后表面可以具有有限相4造度的一層，該層具有一些有^:陷的材沖牛，其應(yīng) 該被除去以優(yōu)化外延膜質(zhì)量。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及替換。
參照圖56,該方法包括沉積增厚表面層以形成總厚度的材詳+ 5601,其覆蓋載體構(gòu)件。在一種特定的具體實施方式
中，增厚表面層可以利用外延工藝和/或其他沉積工藝來形成。這些工藝可以包括等離子體增強的CVD (PECVD)、熱CVD、光催化CVD、輝光放電CVD、熱絲/催化CVD等。根據(jù)特定的具體實施方式
，這些工藝可以直4妄地或與其他步驟如退火結(jié)合形成適宜的單晶石圭或類似才才料。僅舉例來說，該材料可以是單晶硅、非晶硅、多晶硅、鍺和石圭鍺合金。例如，非晶硅利用底層轉(zhuǎn)移厚度的硅材料作為模板可以有利地便于單晶硅的固相外延生長?？稍黾庸璨牧铣练e的有效速率的另一個方法是用石圭納米顆粒(有利地非晶硅)噴射或涂覆表面，該硅納米顆?？梢员粺崽幚硪岳玫讓愚D(zhuǎn)移厚度的硅材料作為^^莫板來產(chǎn)生單晶硅。其可以被干施加或利用液體施加，其中液體將在隨后處理過^E中凈皮除去。利用適當(dāng)?shù)奶幚砣缂す馔嘶?、快速熱處理等?通過快速熱退火液相步驟，多晶石圭和其他材料還可以允許單晶再生長。其他外延工藝如PECVD或熱CVD可以用來直接在層轉(zhuǎn)移石圭薄膜上生長單晶硅。在一種特定的具體實施方式
中，總厚度的材^f可以乂人約50 pm至約200 (am變化。在其他具體實施方式
中，可以偵: 用丙硅烷物質(zhì)來提供增厚材料，如在共同轉(zhuǎn)讓的并且由此結(jié)合于此作為參考的美國臨時號60/822,473(代理人檔案號18914-021600US ) 中所描述的那些。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及替才奐。
在一種特定的具體實施方式
中，利用非晶硅層來增厚轉(zhuǎn)移材料。在一種特定的具體實施方式
中，利用納米顆粒(例如，非晶珪、晶體硅、多晶硅、或這些的組合)的施加來沉積非晶硅層，該納米顆粒在以后經(jīng)受熱處理以引起一片增厚材料的形成?？商鎿Q地，才艮」悟一種特定的具體實施方式
，可以在^[氐溫下利用物理氣相沉積或4匕學(xué)氣相沉積(例如，等離子體增強的)來形成非晶硅層。在一種特定的具體實施方式
中，將已沉積的非晶硅層保持在大于800。C的溫度下以形成晶體硅。優(yōu)選地，總厚度的材料具有所期望的與載體構(gòu) 件相匹配的熱膨脹系數(shù)。在另一種特定的具體實施方式
中，使用硅烷或氯硅烷物質(zhì)如SiCl4、二氯石圭烷、或三氯石圭烷、包括其組合等通過高溫CVD來增厚轉(zhuǎn)移材泮牛。取決于具體實施方式
，可以使總厚度的材料摻雜有雜質(zhì)以在厚度范圍內(nèi)形成至少一個光伏電池。在一種特定的具體實施方式
中，可以在增厚步驟過程中原位摻雜、擴散、和/或利用離子束、等離子體浸沒注入、或常規(guī)注入技術(shù)注入雜質(zhì)。根據(jù)一種特定的具體實施
方式，光伏電池結(jié)構(gòu)包4舌雜質(zhì)區(qū)域如P型和N型雜質(zhì)以^是供一個 p-n結(jié)或多個p-n結(jié)。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及^,4奐。
如圖57所示，該方法形成4妄觸層5701,該4妄觸層5701覆蓋總厚度的材料，其中總厚度的材料具有形成在其中的至少一個光伏電池結(jié)構(gòu)。接觸層可以由適宜的透明導(dǎo)電材料如ITO等制成。還可以 4吏用其他材料。在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，4妄觸層4皮圖案4b以形成多個電4及，其結(jié)合于每個光伏電池。如果乂人相反側(cè)照射光Y犬電池，則接觸部對于透射可以是不透光的并且優(yōu)選為高度反射的，以通過使返回路徑通過電池來有助于最大化光收集效率。使表面具有某種結(jié)構(gòu)以進(jìn)一步優(yōu)化效率也是眾所周知的，其中通過在電池內(nèi)3夸來自鏡面的光轉(zhuǎn)換成朗伯光以引起多次內(nèi)反射，從而具有更好的總光吸收和轉(zhuǎn)換。當(dāng)然，可以有其他變化、更改、以及替換。
在一種特定的具體實施方式
中，如圖58所示，該方法還形成具有表面區(qū)域5803的平坦化介電層5801，其覆蓋包括至少一個光伏電池的圖案化接觸層。介電層可以包括這樣的材料如利用CVD 工藝沉積的二氧化珪等。在一種特定的具體實施方式
中，介電層基本上是光學(xué)透明的以允許電,茲輻射沖黃向通過一個介電層或多個介電層。圖58示出了簡化的光伏電池結(jié)構(gòu)5800。當(dāng)然，可以有其^f也變4匕、更改、以及^齊才灸。
雖然上述是特定的具體實施方式
的完全描述，但可以4吏用各種更改、可替換結(jié)構(gòu)以及等效替換。雖然利用所選的步驟順序?qū)ι鲜?進(jìn)行了描述，^旦可以-使用所描述步驟的任何要素的任何組合等。另外，取決于具體實施方式
，可以結(jié)合和/或取消某些步驟。此外，根據(jù)可替換的具體實施方式
，可以利用共注入氦和氬離子來代j替氫灃立子，以^^于形成具有改善劑量和/或解理性能的解理平面。在某些具體實施方式中，可以將支持基板施用于每個基板，包括操作和施主基板。在可替換的具體實施方式
中，還可以在透明材料的表面或其他區(qū)域上提供涂層。
另外，根據(jù)一種特定的具體實施方式
，一對才喿作基板可以結(jié)合在一起，其中在工藝過程中背面彼此接觸以保持背面不經(jīng)受任何沉積和/或蝕刻過程?？?奈換地，才艮據(jù)一種特定的具體實施方式
，每個操作基板可以暴露背面和正面(具有或沒有層轉(zhuǎn)移種子材料)以便于背面和正面表面的;冗積和/或蝕刻。在一種伊C選的
具體實施例方式
中，在900°C和更低或更優(yōu)選為750。C和更低的溫度下進(jìn)4亍沉積方法，以防止對玻璃才喿作基才反的損傷。因此，以上描述和i兌明不應(yīng)該看作是限制由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于制造光伏電池的方法，所述方法包括提供半導(dǎo)體基板，所述半導(dǎo)體基板具有表面區(qū)域、解理區(qū)域以及在所述表面區(qū)域和所述解理區(qū)域之間待除去的第一厚度的材料；將所述半導(dǎo)體基板的所述表面區(qū)域結(jié)合于光學(xué)透明基板的第一表面區(qū)域，所述光學(xué)透明基板包括所述第一表面區(qū)域和第二表面區(qū)域；解理所述半導(dǎo)體基板以從所述半導(dǎo)體基板除去所述第一厚度的材料，而所述表面區(qū)域仍然結(jié)合于所述第一表面區(qū)域，以引起解理的表面區(qū)域的形成；以及形成第二厚度的半導(dǎo)體材料，所述第二厚度的半導(dǎo)體材料覆蓋所述解理的表面區(qū)域以形成所獲得厚度的半導(dǎo)體材料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括，在將所述表面區(qū)域結(jié)合于所述第一表面區(qū)域之前，4吏所述解理的表面區(qū)域經(jīng)受等離子體以/人所述解理的表面區(qū)域除去一部分氬損傷層或活化所述表面區(qū)域和所述第一表面區(qū)域。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，用于形成所述第二厚度的半導(dǎo)體材料的工藝選自等離子體沉積工藝、固相外延工藝、以及制圖外延工藝。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述形成所述第二厚度的半導(dǎo)體材料包括形成非晶硅層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，進(jìn)一步包括結(jié)晶所述非晶硅層。
6. —種光伏電池器件，包括光學(xué)透明基板，所述光學(xué)透明基板包括第一表面和第二表面；第一厚度的材料，所述第一厚度的材料具有第一表面區(qū) 域和第二表面區(qū)域，所述表面區(qū)域覆蓋所述光學(xué)透明基板的所述第一表面；光耦合材料，所述光耦合材料提供在所述厚度的材料的所述第一表面區(qū)域和所述光學(xué)透明材并牛的所述第一表面之間；以及第二厚度的半導(dǎo)體材料，所述第二厚度的半導(dǎo)體材料覆蓋所述第二表面區(qū)域以形成所獲得厚度的半導(dǎo)體材料。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的器件，其中，所述光耦合材料包括氧化錫、銦錫氧化物、氧化鋅、或二氧化4太。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的器件，其中，所述第一厚度的半導(dǎo)體材料包括單晶硅材料。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的器件，其中，所述光學(xué)透明材料包括玻璃基板、石英基板、或塑料基板。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的器件，進(jìn)一步包括覆蓋所述第二厚度的半導(dǎo)體材料的背面覆蓋層。
11. 一種制造用于光伏材料的基板的方法，所述方法包括提供施主基板，所述施主基板包括解理區(qū)域、表面區(qū)域、以及限定在所述解理區(qū)域和所述表面區(qū)域之間的第一厚度的硅材料；將所述第一厚度的硅材料轉(zhuǎn)移到操作基板的操作基板表面區(qū)域，以使在所述解理區(qū)域附近范圍內(nèi)的一部分所述施主基板分開，并使所述表面區(qū)域結(jié)合到所述操作基板的所述操作基板表面區(qū)域，以引起覆蓋所述第一厚度的硅材料的解理的表面區(qū)域的形成；將包括硅烷物質(zhì)的氣體供給到反應(yīng)室中；使用選自包括輝光放電、等離子體、光增強的、或熱CVD 工藝中的一種或多種的工藝在所述反應(yīng)室內(nèi)利用所述硅烷物質(zhì)以在所述操作基々反的所述才乘作基板表面區(qū)域上產(chǎn)生石圭沉積條件；以及利用所述硅烷物質(zhì)，形成第二厚度的材料，所述第二厚度的材料覆蓋所述第一厚度的硅材料。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述形成所述第二厚度的材利-一皮^f呆持在約650。C或更^f氐范圍的溫度下。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括重復(fù)所述供給、利用、形成、以及處理過程，以進(jìn)一步增加所述第二厚度的材剩-的厚度。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括^使所述解理的表面區(qū)域經(jīng)受清洗過程。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述清洗過程包括暴露于等離子體。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述清洗過程包括暴露于濕清洗過禾呈。
17. —種制造用于光伏材料的基板的方法，所述方法包括提供施主基板，所述施主基板包括解理區(qū)域、表面區(qū)域、以及限定在所述解理區(qū)域和所述表面區(qū)域之間的第一厚度的硅或鍺材料；將所述第一厚度的硅或鍺材料轉(zhuǎn)移到操作基板的操作基才反表面區(qū)i或，以4吏在所述解理區(qū)i或附近范圍內(nèi)的一部分所述施主基板分開，并使所述表面區(qū)域結(jié)合到所述操作基板的所述操作基板表面區(qū)域，以引起覆蓋所述第一厚度的硅或鍺材料的解理的表面區(qū)i或的形成；將包括硅烷和/或鍺烷物質(zhì)的氣體供給到反應(yīng)室中；以及利用至少選自輝光放電、等離子體、光增強的或熱CVD 的工藝和硅烷和/或鍺烷物質(zhì)來沉積材料，所述材料覆蓋所述解理的表面，從而以等于或大于或小于所述材料的固相外延再生長率的沉積速率增厚所述第一厚度的硅或鍺材料，以結(jié)晶覆蓋所述第一厚度的硅或鍺材料的所述材料。
18. 才艮據(jù)沖又利要求17所述的方法，其中，所述沉積所述材料在約 650°C和更4氐的溫度下發(fā)生。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，進(jìn)一步包括在沉積所述材料之前通過制圖外延法來形成種子層。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述硅烷物質(zhì)包括丙硅烷、乙硅烷、二氯石圭烷、三氯石圭烷、或曱石圭烷。
21. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述鍺烷物質(zhì)包括鍺烷(GeH4 )或乙鍺烷(Ge2H6 )。
22. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述沉積所述硅烷和/ 或鍺烷物質(zhì)包括一種或多種4參雜氣體以形成p和n結(jié)區(qū)i或。
23. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，進(jìn)一步包括在所述操作基板的背面區(qū)域上同時沉積第二硅材料以在所述操作基板表面區(qū)域和所述，喿作基板的所述背面上形成第一光伏區(qū)域，乂人而分別在所述操作基板表面區(qū)域上形成第一光伏材料并在所述操作基才反的所述背面上形成第二光伏材料。
24. —種光伏器件，包括操作基板，所述操作基板包括操作基板表面區(qū)域；界面材料，所述界面材料覆蓋所述操作基板表面區(qū)域；層轉(zhuǎn)移薄膜，所述層轉(zhuǎn)移薄膜覆蓋所述界面材料；以及沉積厚度的單晶硅或單晶鍺材料，其中具有一個或多個缺陷。
25. 才艮據(jù)4又利要求24所述的器件，其中，所述沉積厚度的單晶石圭或單晶鍺具有覆蓋所述層轉(zhuǎn)移薄膜的p型材料和覆蓋所述p 型材料的n型材料。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的器件，其中，所述p型材料包括p+ 型材料。
27. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的器件，其中，所述沉積厚度的單晶石圭或單晶鍺具有覆蓋所述層轉(zhuǎn)移薄膜的n型材料和覆蓋所述n型材料的p型材料。
28. —種用于制造供一個或多個太陽能電池組^H吏用的太陽能電池的方法，所述方法包4舌提供支承構(gòu)件，所述支承構(gòu)件具有表面區(qū)域、底部、以及在所述表面區(qū)域和所述底部之間的確定的厚度；形成可分離材料，所述可分離材料覆蓋所述支承構(gòu)件的所述表面區(qū)域；從覆蓋所述可分離材料的第一施主基板轉(zhuǎn)移第一厚度的半導(dǎo)體材料，以形成覆蓋所述可分離材料的所述第一厚度的轉(zhuǎn) 移材料，所述可分離材料覆蓋所述支承構(gòu)件；形成第二厚度的半導(dǎo)體材料，所述第二厚度的半導(dǎo)體材料覆蓋所述第一厚度的轉(zhuǎn)移材料，以形成覆蓋所述可分離材料的總厚度的材料；從所述可分離材料分離所述總厚度的材料以從所述可分離材料分開所述總厚度的材料；以及在所述總厚度的材料的一個或多個部分上形成一個或多個光伏器件。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述支承構(gòu)件是由第一熱膨脹系數(shù)表征的，所述第一熱膨脹系數(shù)基本上與表征所述第一施主基板的第二熱膨月長系數(shù)相匹配。
30. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述表面區(qū)域是由表面粗糙度和覆蓋的氧化物層表征的。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中，所述表面粗糙度是由至少一種多孔材料提供的。
32. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述硅支承構(gòu)件包括開口區(qū)域，所述開口區(qū)域從所述支承構(gòu)件的所述底部穿過所述厚度的所述支承構(gòu)件延伸到一部分所述表面區(qū)域，所述開口區(qū)域結(jié)合于流體驅(qū)動源，所述流體驅(qū)動源能夠在所述底部和所述部分的所述表面區(qū)域之間的所述開口區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生壓力梯度。
33. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中，所述壓力梯度是由流體提供的并且促進(jìn)從所述可分離材料除去所述總厚度。
34. 才艮據(jù)斥又利要求33所述的方法，其中，所述流體是對所述可分離材料的蝕刻劑。
35. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述解理包括用于從一部分所述可分離材并+除去一部分所述總厚度的引發(fā)過程以及用于繼續(xù)從所述可分離材料分開所述總厚度的擴展過程。
36. 才艮據(jù)片又利要求28所述的方法，其中，所述形成所述第二厚度包括沉積外延石圭材泮十。
37. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述硅支承構(gòu)件是可重復(fù)使用的。
38. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述可分離材料包括表面粗糙度和覆蓋的介電材料。
39. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，進(jìn)一步包括在所述總厚度的材料的一個或多個部分上形成一個或多個光伏器件。
40. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述總厚度是由200微米和更小的尺寸表征的。
41.一種用于制造太陽能電池的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包4舌支承構(gòu)件，所述支承構(gòu)件具有表面區(qū)域、底部、以及在所述表面區(qū)域和所述底部之間的確定的厚度；一個或多個開口，所述一個或多個開口以一空間構(gòu)造#皮提供在所述支承構(gòu)件的所述表面區(qū)域上；流體源，所述流體源結(jié)合于所述一個或多個開口，所述一個或多個開口提供流體；可分離材料，所述可分離材料覆蓋所述支承構(gòu)件的表面區(qū)i或；以及第一厚度的半導(dǎo)體材料，所述第一厚度的半導(dǎo)體材料覆蓋所述可分離材料以形成覆蓋所述可分離材料的第一厚度的轉(zhuǎn)移材料，所述可分離材料覆蓋所述支承構(gòu)件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光伏電池器件，例如，太陽能電池、太陽能電池板，以及其制造方法。該器件具有包括第一表面和第二表面的光學(xué)透明基板。包括第一厚度的材料(例如，半導(dǎo)體材料、單晶材料)，其具有第一表面區(qū)域和第二表面區(qū)域。在一種優(yōu)選的具體實施方式
中，該表面區(qū)域覆蓋光學(xué)透明基板的第一表面。該器件具有設(shè)置在該厚度的材料的第一表面區(qū)域和光學(xué)透明材料的第一表面之間的光耦合材料。第二厚度的半導(dǎo)體材料覆蓋第二表面區(qū)域以形成所獲得厚度的半導(dǎo)體材料。
文檔編號H01L31/00GK101405833SQ200780009438
公開日2009年4月8日申請日期2007年3月16日優(yōu)先權(quán)日2006年3月17日
發(fā)明者弗蘭喬斯·J·亨利, 菲利普·詹姆斯·翁申請人:硅源公司

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