[发明专利]多结太阳能电池装置的制造

说明书

技术领域

本发明涉及多结太阳能电池基板的制造，特别地，涉及包括层转印处理的多结太阳能电池基板的制造以及用于地面和空间相关应用的太阳能电池装置的制造。

背景技术

光伏或太阳能电池被设计用于将太阳能辐射转换成电流。在聚光太阳能光伏应用中，入射的太阳光在它被导向太阳能电池之前被光学聚光。例如，入射的太阳光被主镜接收，主镜将接收到的辐射向着次镜反射，次镜进而将辐射向着太阳能电池反射，太阳能电池通过例如在III-V族半导体或单晶硅中生成电子-空穴对，将被聚集的辐射转换成电流。另选地，可通过使用像菲涅尔(Fresnel)透镜的透射型光学器件将太阳光聚集到太阳能电池上。

由于不同的半导体材料组成对于不同波长的输入太阳光表现出最佳吸收，因此已提出多结太阳能电池，这些多结太阳能电池包括例如在不同波长范围内表现出最佳吸收的三个单元。例如，三单元结构可包括带隙值是1.8eV的GaInP顶部单元层、带隙值是1.4eV的GaAs中间单元层和带隙值是0.7eV的Ge底部单元层。原理上，III-V或IV族半导体可被用作通过层转印/粘结而制造的多结太阳能电池装置的有源单元层。多结太阳能电池常常是通过单片外延生长制造的。单片外延生长处理通常需要几本上与之前形成的层或下伏的基板晶格匹配的任何成形层。然而，在生长基板上外延生长太阳能电池层仍然存在晶格不匹配方面的棘手问题。例如，不适于在Ge基板上外延生长InP太阳能电池层，因为InP太阳能电池层的晶体和光学特性将由于晶体不匹配而导致严重劣化。另外，在传统使用的层转印处理中，在转印了外延生长层之后，损失了中间基板。

因此，即便是近期的加工处理，仍然需要其中实现了具有低缺陷率的太阳能电池层并且可循环使用中间基板的多结太阳能电池装置的改进制造处理。

发明内容

本发明应对上述需要，因此，提供了一种制造多结太阳能电池装置的方法，所述方法包括以下步骤：

提供第一加工基板；

提供第二基板；

在所述第一加工基板上形成至少一个第一太阳能电池层，以得到第一晶圆结构；

在所述第二基板上形成至少一个第二太阳能电池层，以得到第二晶圆结构；

将所述第一晶圆结构结合到所述第二晶圆结构；

脱离所述第一加工基板；

去除所述第二基板；

将第三基板结合到所述至少一个第一太阳能电池层。

另选地，可提供第一基板和第二加工基板。

术语“加工基板”包括与仅仅纯粹的体基板不同的基板，而是包括在基板中形成的层或界面，以便于将它从通过结合第一晶圆结构和第二晶圆结构而得到的结构去除。特别地，“加工基板”可包括在种层和基体基板之间的拉链层。特别地，加工基板可包括在去除加工基板的步骤中脱离种层的基体基板。

通过拉链层进行脱离允许循环使用脱离的基板。

在文档中，措辞“脱离加工基板”应该被解释为脱离基体基板。在该脱离步骤之后，可以进行去除拉链层的可能残余物(如果有的话)，并且从剩余结构中去除种层。

拉链层可以是例如通过限定上种层和下基体基板的界限的合适处理(例如，基板中的氢和/或氦注入)而形成的弱化层。

可通过在基体基板的表面上进行阳极蚀刻用埋入的多孔层来形成拉链层。然后，可在多孔层的顶部上执行种层的外延生长。

拉链层可被设置成用于在外延序列期间的中间应变层(Si基质中的SiGe，特别地，Si基板中的20％的SiGe的中间应变层)中进行激光剥离、化学剥离或机械分裂的吸收层形式。在这个替代形式中，可通过种层本身形成拉链层，例如，可选择性地化学蚀刻掉种层以脱离加工基板。

拉链层还可由用于插入在种层和透明基体基板之间的激光剥离的SiN吸收层形成，如WO 2010/0125878的示例中已知的。