[发明专利]利用受控剪切区域的膜的层转移

说明书

相关申请的引用

本非临时专利申请要求于2008年5月7日提交的美国临时专 利申请第61/051,307号的优先权，并将其全部内容并入本文作为参 考，用于所有目的。

背景技术

从有时间概念开始，人类就依靠“太阳”来获取几乎所有的有 用能量形式。这样的能量来自石油、辐射、木材以及各种形式的热 能。仅作为实例，人类严重地依靠诸如煤和天然气(瓦斯，gas)的 石油源(petroleum sources)来满足人类大部分的需要。不幸的是， 这样的石油源已经变得被耗尽了并且导致了其他问题。作为部分替 代物，已经提出了太阳能来降低我们对于石油源的依赖。仅作为实 例，可以由通常由硅制成的“太阳能电池”来获得太阳能。

当暴露于来自太阳的太阳辐射时，硅太阳能电池产生电力。辐 射与硅原子相互作用并且形成电子和空穴，电子和空穴移动到硅本 体(硅衬底，silicon body)中的p掺杂区域和n掺杂区域并在掺杂 区域之间产生电压差和电流。已经将太阳能电池与集中元件(聚焦 元件，concentrating element)集成在一起以改善效率。作为一个实 例，利用集中元件使太阳辐射聚集和集中，该集中元件将这样的辐 射引导至活性光伏材料的一个或多个部分。虽然这些太阳能电池是 有效的，但是仍然具有很多限制。

仅作为一个实例，太阳能电池经常依靠诸如硅的原材料。这样 的硅经常使用多晶硅和/或单晶硅材料来制备。根据单晶晶粒的尺寸 和结晶度，多晶硅材料还可以被称作多晶型的(multicrystalline)、 微晶的、或纳米晶的。在下文中将这些材料称为“多晶硅”，其与 单晶材料是相对的，该单晶材料不具有许多随机晶体取向和许多晶 粒边界(晶界)。无定形硅不是通常用于切片(wafered)的太阳能 电池中的硅的形式，其原因在于无定形硅在小于几微米的厚度上较 差的载流子寿命(载体寿命，carrier lifetime)。

用于太阳能电池的材料经常难以制造。经常通过制造多晶硅板 来形成多晶硅电池。虽然可以利用结晶炉(crystallization furnace) 以成本有效的方式来形成这些板，但是它们不具有用于高度有效的 太阳能电池的最佳特性。具体地，多晶硅板在捕获太阳能和将所捕 获的太阳能转换成有用的电力方面没有呈现出最高的可能效率。

相反，单晶硅(c-Si)具有适合于高级太阳能电池的特性。然 而，这样的单晶硅制造昂贵并且也难以以效率高和成本有效方式用 于太阳能应用(solar application)中。

另外，在传统制造单晶硅基板(衬底)的过程中，多晶硅和单 晶硅材料均遭受材料损失，其中，切割工艺(sawing process)用来 将薄单晶硅层与初始生长的单晶硅锭(silicon ingot)物理分开。例 如，内径(ID)切割工艺或线切割工艺从铸件(cast)或生长的晶 锭(boule)中除去了40％以及甚至高达60％的原材料并且将该材料 分成(singulate)晶片形式的部分(wafer form factor)。这是制备以 供太阳能电池使用的薄多晶硅或单晶硅板的高度无效的方法。

为了克服使用硅材料的缺陷，已经提出了薄膜太阳能电池。通 过使用较少的硅材料或可替换材料使得薄膜太阳能电池经常不太 昂贵，但是与由单晶硅基板制造的较昂贵的块状硅电池相比，可替 换材料的无定形或多晶结构是较少有效的。

从以上内容可以看到，高度期望以低成本和高生产率来制造合 适的高质量的单晶硅片的技术。

发明内容