多結(jié)太陽能電池裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于制造多結(jié)太陽能電池裝置的方法，該方法包括以下步驟：設(shè)置第一基板；設(shè)置具有下表面和上表面的第二基板；在所述第一基板上形成至少一個第一太陽能電池層，以獲得第一晶片結(jié)構(gòu)；在所述第二基板的所述上表面上形成至少一個第二太陽能電池層，以獲得第二晶片結(jié)構(gòu)；將所述第一晶片結(jié)構(gòu)結(jié)合到所述第二晶片結(jié)構(gòu)，其中，所述至少一個第一太陽能電池層結(jié)合到所述第二基板的所述下表面；以及去除所述第一基板。
【專利說明】多結(jié)太陽能電池裝置的制造

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及多結(jié)太陽能電池基板的制造，具體地說，涉及包括晶片轉(zhuǎn)移工藝的多結(jié)太陽能電池基板的制造和用于地面和空間相關(guān)的應(yīng)用的太陽能電池裝置的制造。

【背景技術(shù)】
[0002]光伏電池或太陽能電池被設(shè)計為用于將太陽輻射轉(zhuǎn)換為電流。在聚光太陽能光伏應(yīng)用中，入射太陽光在指向太陽能電池之前被光學(xué)集中。例如，入射太陽光由主鏡接收，主鏡向次鏡反射接收到的輻射，次鏡依次向太陽能電池反射輻射，太陽能電池通過在II1-V族半導(dǎo)體或單晶硅中產(chǎn)生電子-空穴對將集中的輻射轉(zhuǎn)換為電流。另選地，太陽光可以通過利用如菲涅爾(Fresnel)透鏡的透射光學(xué)器件集中到太陽能電池上。
[0003]因為不同的半導(dǎo)體材料組成對于不同波長的入射太陽光顯示出最佳吸收，所以提出了多結(jié)太陽能電池，例如，該多結(jié)太陽能電池包括三個電池，這三個電池在不同波長范圍中顯示最佳吸收。例如,三電池結(jié)構(gòu)可以包括間隙值為1.8eV的GaInP頂電池層、間隙值為
1.4eV的GaAs中間電池層和間隙值為0.7eV的Ge底電池層。原則上，II1-V族或IV族半導(dǎo)體可以用作通過層轉(zhuǎn)移/結(jié)合而制造的多結(jié)電池裝置的有源子電池。多結(jié)太陽能電池通常由單片式外延生長來制造。單片式生長工藝通常要求任何形成的層是基本與之前形成的層或底層基板匹配的晶格。然而，在所生長的基板上的太陽能電池層的外延生長仍然存在晶格失配的棘手問題。例如，因為InP太陽能電池層的結(jié)晶和光學(xué)特性會由于晶格誤配而嚴(yán)重劣化，所以不適合在Ge基板上外延生長InP太陽能電池層。另外，在通常使用的轉(zhuǎn)移工藝中，中間基板在轉(zhuǎn)移外延生長層之后被丟棄。
[0004]由此，不管目前的工程進(jìn)展如何，仍然需要一種多結(jié)太陽能電池裝置的改進(jìn)制造工藝，在該工藝中，實(shí)現(xiàn)具有低缺陷率的太陽能電池層并且可以循環(huán)使用中間基板。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決了上述需求，因此提供了一種用于制造多結(jié)太陽能電池裝置的方法，該方法包括以下步驟:
[0006]設(shè)置第一基板；
[0007]設(shè)置具有下表面和上表面的第二基板；
[0008]在第一基板上形成至少一個第一太陽能電池層，以獲得第一晶片結(jié)構(gòu)；
[0009]在第二基板的上表面上形成至少一個第二太陽能電池層，以獲得第二晶片結(jié)構(gòu)；
[0010]將第一晶片結(jié)構(gòu)結(jié)合到第二晶片結(jié)構(gòu)，其中，至少一個第一太陽能電池層結(jié)合到第二基板的下表面；以及
[0011]去除/分離第一基板。
[0012]由此，所得到的結(jié)構(gòu)在第二基板的任意一側(cè)(分別是上表面和下表面)上包括至少一個太陽能電池層。與現(xiàn)有技術(shù)不同，第二基板的任意一側(cè)上的太陽能電池層不都由外延沉積提供，還可以通過結(jié)合來提供。因為第二基板的表面可以在結(jié)合之前被拋光，所以可以高質(zhì)量地實(shí)現(xiàn)，具體地，與在兩個(外延生長)太陽能電池層處結(jié)合相比，可以以更好的質(zhì)量實(shí)現(xiàn)結(jié)合。將第一晶片結(jié)構(gòu)結(jié)合到第二晶片結(jié)構(gòu)的步驟可以是在大約400°C至大約6000C (具體地，在450°C到550°C之間)的溫度執(zhí)行的高溫結(jié)合，從而能夠可靠結(jié)合。如下文將說明的，第二基板可以是大約100微米(例如，大約200微米)的相對薄的基板，并且對于某些波長的入射太陽光是透明的。具體地，第二基板可以由GaAs制成或包括GaAs。
[0013]第一基板可以以加工基板(具體地，包括藍(lán)寶石)的形式設(shè)置。
[0014]術(shù)語“加工基板”包括與僅純塊狀基板(pure bulk substrate)不同的基板,而是包括形成在基板中的層或界面，以便于從由第一晶片結(jié)構(gòu)和第二晶片結(jié)構(gòu)的結(jié)合而得到的結(jié)構(gòu)去除該層或界面。具體地，“加工基板”可以包括晶種層與底基板之間的拉鏈層(zipperlayer)。具體地，加工基板可以包括在去除加工基板的步驟中從晶種層分離的底基板。
[0015]利用拉鏈層的分離允許循環(huán)使用所分離的基板。
[0016]在本申請中，“加工基板的分離”的表達(dá)應(yīng)當(dāng)被解釋為底基板的分離。該分離步驟可以在去除拉鏈層的可能的殘留物(若有的話)和從殘留結(jié)構(gòu)去除晶種層之前。
[0017]拉鏈層可以是限定上晶種層和下底基板的、例如通過合適的處理(例如，在基板中進(jìn)行氫離子注入或氦離子注入)而形成的弱化層。
[0018]拉鏈層可以通過在底基板的表面處進(jìn)行陽極蝕刻、由多孔埋層形成。然后，可以在多孔層的頂部上執(zhí)行晶種層的外延生長。
[0019]拉鏈層可以以吸收層的形式設(shè)置，用于在外延工序(Si矩陣中的SiGe，具體地，Si基板中20%的SiGe中間應(yīng)變層)期間在中間應(yīng)變層中進(jìn)行激光剝離、化學(xué)剝離或機(jī)械分離。在該另選方案中，拉鏈層可以由晶種層本身形成，例如，晶種層可以選擇性且化學(xué)性地蝕刻開去，以分離加工基板。
[0020]如從W02010015878可知，拉鏈層也可以由插入在晶種層與透明底基板之間的、用于激光剝離的SiN吸收層形成。
[0021]用于加工基板的另一種可能性如下。可去除結(jié)合界面(呈現(xiàn)小于1.5J/m2的低結(jié)合能，優(yōu)選地，小于lj/m2)形成在晶種層和基底支撐部相面對的表面(facing surface)之間。在該可能性下，拉鏈層由可去除結(jié)合界面形成。在將加工基板加熱到外延生長溫度的情況下，第一太陽能電池層可以在保護(hù)結(jié)合界面的可去除特性的同時在晶種層上通過外延而生長。通過執(zhí)行用于增大晶種層或基板其中之一的接觸面的粗糙度的處理(尤其是通過化學(xué)侵蝕或蝕刻來執(zhí)行)，通過完成用于減小晶種層或基板其中之一的接觸面(或晶種層和基板的每個上的S12或Si3N4中的結(jié)合層)的親水性，獲得低能結(jié)合。而且，可以選擇用于結(jié)合層的不同材料，以實(shí)現(xiàn)界面材料的較弱的內(nèi)在相互化學(xué)親和力。例如，可以通過施加熱處理或從一股液體或刀片施加的機(jī)械應(yīng)力來執(zhí)行底基板的分離。這在W003/063214中示例公開。
[0022]如上所述，加工基板包括形成在拉鏈層的頂部或可去除結(jié)合界面的晶種層。晶種層通過從晶片到晶片的層轉(zhuǎn)移(例如，通過Smart Cut?工藝)從晶種基板轉(zhuǎn)移給底基板。晶種層可以含有或不含通過外延在晶種基板上原始形成的外延層。另選地，晶種層已經(jīng)從塊狀晶種基板轉(zhuǎn)移或與塊狀晶種基板分離。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，晶種層不用作太陽能電池層，而第一太陽能電池層生長在晶種層上。
[0023]晶種層不必用作太陽能電池層的一部分(因為其帶隙在一系列子電池層中可能不適于最佳效率)。因此，在本發(fā)明的實(shí)施方式中，晶種層僅用于第一太陽能電池層的生長，從而產(chǎn)生包括具有令人滿意的晶體特性和電特性的第一太陽能電池層(作為底電池)的多結(jié)太陽能電池裝置。事實(shí)上，根據(jù)上述示例，例如，人們可以通過化學(xué)處理(如蝕刻)去除晶種層。
[0024]在上述示例中，可以以高結(jié)晶和電學(xué)質(zhì)量生長太陽能電池層。例如，可以實(shí)現(xiàn)小于1Vcm2的位錯密度。
[0025]可以由激光剝離執(zhí)行在拉鏈層處的分離。激光束被照射到加工基板(例如，包括藍(lán)寶石基板)，并且驅(qū)使材料在拉鏈層中的沉積，從而允許在拉鏈層處的分離。
[0026]進(jìn)一步地，該方法可以包括在分離第一基板之后在至少一個第一太陽能電池層上形成接觸部(contact)和/或在至少一個第二太陽能電池層上形成接觸部。而且，在形成接觸部之前，可以對相應(yīng)的太陽能電池層進(jìn)行構(gòu)圖，以形成其上可以設(shè)置接觸部的臺面。
[0027]包括第二基板并且在第二基板的任意一個主表面上包括至少一個太陽能電池層的結(jié)構(gòu)可以結(jié)合到底基板。結(jié)合到底基板可以利用形成在第一太陽能電池層和/或底基板上的導(dǎo)電(金屬、或具有導(dǎo)體氧化物、透明導(dǎo)體氧化物TC0、硅化物或由直接結(jié)合等)結(jié)合層執(zhí)行。導(dǎo)電層尤其還有助于為底基板提供熱導(dǎo)率，該底基板可以作為散熱片或可以連接到散熱片，并且優(yōu)選地其本身導(dǎo)熱并導(dǎo)電。導(dǎo)電結(jié)合可以通過形成共熔Au/Sn或通過熱壓縮而獲得。
[0028]在本實(shí)施方式中，在(最終)底基板尚未存在于該結(jié)構(gòu)中時，執(zhí)行第一晶片結(jié)構(gòu)和第二晶片結(jié)構(gòu)的結(jié)合。由此，在結(jié)合熱處理期間避免金屬污染的風(fēng)險，使得可以使用高溫。而且，底基板的膨脹(該底基板的膨脹在這樣的溫度下由于不同的熱膨脹系數(shù)(CTE)而與第一基板和第二基板的膨脹不同)會損壞該結(jié)構(gòu)，尤其是會弱化結(jié)合界面。
[0029]由鎢或鑰或摻雜半導(dǎo)體(如，Ge、GaAs或InP)制成的最終底基板可以尤其適合于容納設(shè)置在由例如GaAs或GaAsOS (參見下文)制成的第二基板上的太陽能電池層的堆疊。具體地，最終底基板的CTE與第二基板的CTE的區(qū)別應(yīng)當(dāng)小于30%，以便避免與結(jié)合到最終基板有關(guān)的問題。
[0030]根據(jù)具體變型，在上述示例中，至少一個第一太陽能電池層包括兩層，第一層和在第一層上經(jīng)外延生長的第二層，并且至少一個第二太陽能電池層也包括兩層，即，第三層和在第三層上經(jīng)外延生長的第四層。根據(jù)具體示例，第一層(底電池)包括GaInAs或由GaInAs組成，和/或第二層包括GaInAsP或由GaInAsP組成，和/或第四層(完成的多結(jié)太陽能電池裝置中的頂電池)包括GaInP或由GaInP組成，和/或第三層包括GaAs或由GaAs組成。由此，實(shí)現(xiàn)四電池多結(jié)太陽能電池裝置(在第二基板的任意主表面上包括兩個太陽能電池層)，其中，各個電池的材料最適于特定波長的入射太陽能光。第一太陽能電池層和第二太陽能電池層結(jié)合到第二基板的一側(cè)(主表面)，而第三太陽能電池層和第四太陽能電池層生長在第二基板的另一側(cè)(主表面)上。在整個制造工藝中不必顛倒層，即，各系列層以最終順序生長在它們各自的基板上，第二層生長在第一層上并且第四層生長在第三層上。
[0031]應(yīng)注意的是，在所有上述示例中，僅涉及一個單個分離步驟(分離第一基板)。
[0032]本發(fā)明還提供一種中間半導(dǎo)體裝置，該中間半導(dǎo)體裝置包括:
[0033]基板(具體地，GaAs基板)；
[0034]第二層，該第二層形成在基板的下表面上；第一層，該第一層形成在第二太陽能電池層上；第三層，該第三層形成在基板的上表面上以及第四層，該第四層形成在第三層上，其中，第一層包括GaInAs或由GaInAs組成,和/或第二層包括GaInAsP或由GaInAsP組成，和/或第三層包括GaAs或由GaAs組成,和/或第四層包括GaInP或由GaInP組成。
[0035]根據(jù)示例的中間半導(dǎo)體基板還包括含有InP的另一個基板(具體地，包括InP (具體地，藍(lán)寶石上的InP)的加工基板)，該另一個基板上形成第一太陽能電池層。
[0036]中間半導(dǎo)體基板可以還包括底基板，具體地，底基板由Cu、Mo、W或Si或Al制成，具體地，底基板由鋁板制成，具體地，通過導(dǎo)電結(jié)合層將底基板結(jié)合到第一太陽能電池層。
[0037]由鎢或鑰或摻雜半導(dǎo)體(如，Ge、GaAs或InP)制成的最終底基板可以尤其適合于容納設(shè)置在由例如GaAs或GaAsOS (參見下文)制成的第二基板上的太陽能電池層的堆疊。具體地，最終底基板的CTE與第二基板的CTE的區(qū)別應(yīng)當(dāng)小于30%，以便避免與結(jié)合到最終基板有關(guān)的問題。
[0038]另外，提供了一種多結(jié)太陽能電池裝置，該多結(jié)太陽能電池裝置可由根據(jù)本發(fā)明的多結(jié)太陽能電池裝置的制造方法的上述示例中的一個示例獲得。
[0039]將參照附圖來描述本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點(diǎn)。在描述中，參照附圖，附圖例示本發(fā)明的實(shí)施方式。應(yīng)理解的是，這種實(shí)施方式不表示本發(fā)明的全部范圍。
[0040]圖1例示包括晶片結(jié)合步驟和基板分離步驟的多結(jié)太陽能電池的制造的發(fā)明方法的示例。
[0041]圖1示出包括四個太陽能電池層的多結(jié)太陽能電池的制造的發(fā)明方法的示例。設(shè)置了一種包括用于后續(xù)的第一底基板I的分離的拉鏈層2的第一加工底基板。術(shù)語“加工”通常是指以在后續(xù)工藝步驟中的晶片結(jié)合之后將促進(jìn)基板的分離的某個層或界面引入到基板中的方式而處理的基板。例如，第一底基板I是藍(lán)寶石基板。鑒于藍(lán)寶石的熱膨脹系數(shù)(熱膨脹系數(shù)對于在外延期間的溫度變化(升高和降低)以及進(jìn)一步的工藝(具體地，結(jié)合步驟(參見下文))是非常重要的)，可以優(yōu)選地選擇藍(lán)寶石。而且，藍(lán)寶石對于激光是透明的，由此可以允許在后續(xù)工藝步驟(參見下文)中進(jìn)行激光剝離。晶種層3(例如，InP或GaAs晶種層)形成在第一底基板I上。例如，晶種層可以生長在晶種基板上，然后轉(zhuǎn)移到加工基板。
[0042]藍(lán)寶石的第一底基板和GaAs的第二基板的優(yōu)點(diǎn)是這兩者在CTE方面與太陽能電池層的整個堆疊完美匹配，這使得可以在不降低太陽能電池的質(zhì)量的情況下施加高達(dá)600°C的結(jié)合溫度。類似的推理應(yīng)用于可以用作第一底基板I和第二基板6的、例如Ge、GaAs或InP等的材料。所使用的第一底基板11可以不是導(dǎo)電的(如藍(lán)寶石)，這使得第一底基板11結(jié)合到必須導(dǎo)電的最終底基板。優(yōu)選地，第一底基板I和第二基板6的材料可以不同，但是它們的CTE的差應(yīng)當(dāng)小于30%，以便允許高結(jié)合溫度。然而，至于用于太陽能電池層的外延生長的高溫，由于用于太陽能電池層的生長的晶種層與底基板之間的CTE差，所以不適于使用Si用于第一底基板。
[0043]原則上，加工基板可以利用將各個晶種層轉(zhuǎn)移到底基板的層轉(zhuǎn)移來制造。例如，InP外延層或作為另一個示例的應(yīng)變或釋放的InGaAs層可以是初始塊狀I(lǐng)nP晶種基板的表面層，該表面層通過已知的Smart Cut?工藝順序轉(zhuǎn)移到藍(lán)寶石基板。初始塊狀晶種基板的剩余物可以在轉(zhuǎn)移之后循環(huán)使用。底基板也可以在各個分離步驟之后循環(huán)使用。為了形成InP晶種層，優(yōu)選地，將公知的Smart Cut?工藝應(yīng)用于塊狀I(lǐng)nP晶種基板。然而，可以選擇將同一工藝應(yīng)用于由InP組成的外延堆疊，這提供關(guān)于例如制造晶種層3的摻雜水平、結(jié)晶質(zhì)量和精確工藝的更多選項。
[0044]拉鏈層2包括SiN或晶種層的材料。晶種層3將不用作太陽能電池層，而用于第一太陽能電池層4的外延生長。InP晶種層的厚度可以在50nm至I μ m的范圍中。
[0045]第一太陽能電池形成在第一加工基板上，并且在第一太陽能電池層4上,夕卜延生長第二太陽能電池層5。
[0046]此外，設(shè)置了其上外延生長第三太陽能電池層7和第四太陽能電池層8的第二基板6。第二基板6優(yōu)選地是塊狀GaAs基板(因為該材料對于入射太陽光的波長是透明的，這對應(yīng)于太陽能電池層4和5的吸收波長)。根據(jù)所示示例的第二基板6在兩個表面(上表面和下表面)上拋光，以便促進(jìn)后續(xù)執(zhí)行的結(jié)合(參見下文)。
[0047]所示的四個太陽能電池層4、5、7、8示出用于不同波長的入射太陽光的吸收最大限度。應(yīng)當(dāng)注意的是，在完成的多結(jié)太陽能電池裝置(參見下文的描述)中，第一太陽能電池層4變?yōu)榈纂姵夭⑶业谒奶柲茈姵貙?變?yōu)轫旊姵亍８鶕?jù)本示例，所有四個單晶太陽能電池層4、5、7、8通過外延生長形成。原則上，可以從由InGaAs、GaAS、AlGaAs、InGaP、InP和InGaAsP組成的組的II1-V族半導(dǎo)體選擇太陽能電池層的材料。例如，第一太陽能電池層4可以包括InGaAs,第二太陽能電池層5可以包括InGaP、InGaAs或InP,第三太陽能電池層7可以包括GaAsP或GaAs,并且第四太陽能電池層8可以包括InGaP或InAlAs。合適的溝道結(jié)層可以通過各個太陽能電池層上的沉積或生長設(shè)置在特定太陽能電池層之間。
[0048]如圖1所示，所得到的包括第一底基板I和第一兩個太陽能電池層4和5的晶片結(jié)構(gòu)和包括第二基板6和第二兩個太陽能電池層7和8的晶片結(jié)構(gòu)分別結(jié)合到一起。在最優(yōu)選的實(shí)施方式中，由結(jié)構(gòu)的直接結(jié)合(或換言之，通過接觸的兩個面的分子鍵合(moleculer adhes1n),而沒有任何結(jié)合層)來執(zhí)行結(jié)合。分子鍵合優(yōu)選地在部分真空下執(zhí)行。接觸和結(jié)合在較高溫度(大約400°C至600°C，且更優(yōu)選地，在450°C到550°C之間)執(zhí)行。優(yōu)選地，在達(dá)到400°C到600°C之間的最大溫度的退火步驟之后，在室溫下執(zhí)行接觸步驟(雖然并不排除在更高溫度下執(zhí)行接觸步驟)。該結(jié)合步驟對于所得到的多結(jié)太陽能電池的質(zhì)量是重要的，并且執(zhí)行高溫結(jié)合是有利的，以便在第二基板的下表面與第二太陽能電池層5之間實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量結(jié)合界面，而沒有重要缺陷。
[0049]隨后，利用拉鏈層2將第一底基板I與晶種層3分離，例如，第一加工基板在允許從晶種層3分離第一底基板I的拉鏈層2處裂開。例如，拉鏈層2可以以通過離子(例如，氫離子或氦離子)注入而形成的弱化層的形式設(shè)置。在這種情況下，第一基板I可以被設(shè)置為塊狀I(lǐng)nP基板，通過塊狀基板的主要頂面注入形成弱化層2，該弱化層2分別在塊狀基板的頂部和底部中創(chuàng)建晶種層3和第一底基板I。然后，可以通過施加機(jī)械力來調(diào)解第一底基板I的分離，以在由氫離子或氦離子形成的弱化層處分層。
[0050]而且，可以通過蝕刻和/或拋光去除底基板和/或結(jié)合層和晶種層3的殘留物(例如，尤其是如果晶種層3呈現(xiàn)較差的電和/或熱特性，并且無法用于后續(xù)裝置中)。應(yīng)注意的是，可以循環(huán)使用分離后的第一底基板1，以形成用于再使用的新的加工基板作為用于外延層的生長基板。
[0051]第二基板確保足夠的穩(wěn)定性并且固定于該結(jié)構(gòu)，使得不強(qiáng)制將該結(jié)構(gòu)設(shè)置在最終基板上。然而，在可選方法中，由此獲得的、在第二基板6的任意主表面上包括兩個太陽能電池層的結(jié)構(gòu)可以結(jié)合到底基板10 (如圖1所示)。該結(jié)合工藝可以通過將第一太陽能電池層4直接導(dǎo)電結(jié)合(conductive bonding)到底基板來執(zhí)行或者利用在結(jié)合工藝之前形成在第一太陽能電池層4的所露出的表面或底基板上的金屬結(jié)合層來執(zhí)行。還可以將金屬結(jié)合層分別形成在第一太陽能電池層4的所露出的表面和底基板上。要注意的是，底基板可以用作導(dǎo)熱基板和導(dǎo)電基板。具體地，底基板可以由Cu或Al制成(具體地，由足夠堅硬以提供堆疊的太陽能電池層的支撐的鋁板制成)。用于底基板的其他設(shè)想的可選方式包括Si (諸如摻雜硅)、Mo和W。
[0052]由鎢或鑰或摻雜半導(dǎo)體(如，Ge、GaAs或InP)制成的最終底基板可以尤其適合于容納設(shè)置在由例如GaAs或GaAsOS (參見下文)制成的第二基板上的太陽能電池層的堆疊。具體地，最終底基板的CTE與第二基板的CTE的區(qū)別應(yīng)當(dāng)小于30%，以便避免與結(jié)合到最終基板有關(guān)的問題。
[0053]在圖1例示的下一步驟中，所得到的結(jié)構(gòu)進(jìn)入某個精加工工藝(finishprocessing),包括形成包括經(jīng)蝕刻的太陽能電池層7’和8，的多個臺面。在形成適當(dāng)構(gòu)圖的光阻劑和可選形成的防反射涂層之后，可以由光刻處理實(shí)現(xiàn)臺面的形成。
[0054]因此，精加工工藝可以在結(jié)合到最終底基板之前執(zhí)行，精加工工藝在工作流的效率和處理的容易性方面是有利的。然而，如果精加工工藝是優(yōu)選的，則可以在轉(zhuǎn)移到最終底基板之后執(zhí)行精加工工藝。
[0055]所有之前討論的實(shí)施方式不在于構(gòu)成限制，而作為例示本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)的示例。應(yīng)理解的是，上述特征中的一些或所有還可以以不同方式組合。應(yīng)理解的是，上述特征中的一些或所有特征還可以以不同方式組合。具體地，根據(jù)本發(fā)明，可以形成不僅包括4個結(jié)(如之前實(shí)施方式所公開的)，還可以包括2個、3個、5個或更多結(jié)的多結(jié)太陽能電池。
【權(quán)利要求】
1.一種用于制造多結(jié)太陽能電池裝置的方法，該方法包括以下步驟: 設(shè)置第一基板； 設(shè)置具有下表面和上表面的第二基板； 在所述第一基板上形成至少一個第一太陽能電池層，以獲得第一晶片結(jié)構(gòu)； 在所述第二基板的所述上表面上形成至少一個第二太陽能電池層，以獲得第二晶片結(jié)構(gòu)； 將所述第一晶片結(jié)構(gòu)結(jié)合到所述第二晶片結(jié)構(gòu)，其中，所述至少一個第一太陽能電池層結(jié)合到所述第二基板的所述下表面；以及 去除所述第一基板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一基板是第一加工基板。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述第一基板包括拉鏈層和第一晶種層，并且其中，所述方法包括以下步驟: a)在所述拉鏈層處分離所述第一加工基板；以及 b)去除所述第一晶種層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中， 所述拉鏈層通過所述第一加工基板的晶種層與基底層之間的電磁吸收層形成，并且所述第一加工基板的分離通過激光剝離執(zhí)行；或者 所述拉鏈層是弱化層，并且所述第一加工基板的分離通過施加熱應(yīng)力或機(jī)械應(yīng)力來執(zhí)行；或者 所述拉鏈層是多孔層； 所述拉鏈層呈現(xiàn)低結(jié)合能界面。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的方法，該方法還包括對所述第二基板的所述上表面和/或下表面進(jìn)行拋光。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的方法，該方法還包括以下步驟: 在分離所述第一基板之后在所述至少一個第一太陽能電池層上形成接觸部和/或在所述至少一個第二太陽能電池層上形成接觸部。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至權(quán)利要求6中的一項所述的方法，其中，所述第一加工基板包括藍(lán)寶石基板并且所述第一晶種層包括InP、InAs、GaSb、Ge或GaAs或由InP、InAs、GaSb、Ge或GaAs組成。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的方法，其中，所述至少一個第一太陽能電池層包括第一層和所述第一層上的第二層，和/或所述至少一個第二太陽能電池層包括第三層和所述第三層上的第四層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述第一層包括GaInAs或由GaInAs組成，和/或所述第二層包括GaInAsP或由GaInAsP組成,和/或所述第三層包括GaAs或由GaAs組成，和/或所述第四層包括GaInP或由GaInP組成。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的方法，其中，在室溫下執(zhí)行將所述第一晶片結(jié)構(gòu)結(jié)合到所述第二晶片結(jié)構(gòu)的步驟，隨后在大約400°C至大約600°C的溫度下執(zhí)行的退火處理，具體地，在450°C到550°C之間的溫度下執(zhí)行退火處理。
11.根據(jù)權(quán)利要求2至權(quán)利要求10中的一項所述的方法，其中，設(shè)置所述第一加工基板包括: 在晶種基板上生長所述晶種層；以及 將所述晶種層轉(zhuǎn)移到藍(lán)寶石基板。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的方法，其中，該方法還包括在分離所述第一基板之后，將底基板結(jié)合到所述至少一個第一太陽能電池層，具體地，所述底基板由Cu、Mo、W或Si或Al制成，具體地，所述底基板由鋁板制成。
13.—種通過根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的方法獲得的多結(jié)太陽能電池裝置。
14.一種用于多結(jié)太陽能電池的中間半導(dǎo)體基板，該中間半導(dǎo)體基板包括: 基板，具體地，GaAs基板； 第二太陽能電池層，該第二太陽能電池層形成在所述基板的下表面上；第一太陽能電池層，該第一太陽能電池層形成在所述第二太陽能電池層上；第三太陽能電池層，該第三太陽能電池層形成在所述基板的上表面上；以及第四太陽能電池層，該第四太陽能電池層形成在所述第三太陽能電池層上，其中，所述第一層包括GaInAs或由GaInAs組成，和/或所述第二層包括GaInAsP或由GaInAsP組成,和/或所述第三層包括GaAs或由GaAs組成,和/或所述第四層包括GaInP或由GaInP組成。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的中間半導(dǎo)體基板，該中間半導(dǎo)體基板還包括: 包括InP的另一個基板，具體地，包括InP的加工基板，在該另一個基板上形成所述第一太陽能電池層。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的中間半導(dǎo)體基板，該中間半導(dǎo)體基板還包括底基板，該底基板結(jié)合到所述第一太陽能電池層，具體地，所述底基板通過導(dǎo)電結(jié)合層結(jié)合到所述第一太陽能電池層，具體地，所述底基板由Cu、Mo、W或Si或Al制成，具體地，所述底基板由鋁板制成。
【文檔編號】H01L21/18GK104205364SQ201380017589
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月28日
【發(fā)明者】布魯諾·吉瑟蘭, 尚塔爾·艾爾納, F·迪姆羅特, A·W·貝特 申請人:索泰克公司