[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衬底的制造，具体地说，涉及包括晶片传送处理的多 结太阳能电池衬底的制造以及供地面及太空领域应用的太阳能电池装置的制造。

背景技术

光伏电池或太阳能电池被设计成用于将太阳辐射转化成电流。在太阳能光伏聚光 器的应用中，入射太阳光在对准太阳能电池之前被光学地聚集。例如，入射太阳光被 主镜接收，该主镜朝副镜反射接收到的辐射，该副镜转而朝太阳能电池反射辐射，该 太阳能电池例如通过在III-V族半导体或单晶硅中产生电洞对将聚集的辐射转化成电 流。另选的是，可通过使用如菲尼尔透镜一样的透光仪器将阳光聚集在太阳能电池上。

因为不同的半导体材料组分对不同波长的入射太阳光显示最优的吸收性，所以已 经提出了包括例如在不同波长范围内显示最优吸收性的三个电池的多结太阳能电池。 三个电池结构可包括例如：具有1.8eV间隙值的GalnP顶部电池层、具有1.4eV间隙 值的GaAs中间电池层以及具有0.7eV间隙值的Ge底部电池层。大体上，III-V或IV 族半导体可用作通过层传送/结合制成的多结电池装置的活跃子电池。多结太阳能电 池常通过单层外延生长制成。单层生长过程一般需要：任何形成的层与先前形成的层 或基础衬底充分地晶格匹配。然而，由于晶格失配，太阳能电池层在生长衬底上的外 延生长仍提出了棘手的问题。例如，因为由于晶体失配，lnP太阳能电池层的晶体及 光学特征会受到严重恶化，所以不适合在Ge衬底上外延生长lnP太阳能电池层。此 外，在传统使用的传送过程中，中间衬底在传送外延生长层后被丢失。

因此，尽管存在现有的创制过程，但是仍存在对于改善用于多结太阳能电池装置 的制造过程的需求。

发明内容

本发明解决上述需求，并因此提供一种用于制造多结太阳能电池装置的方法，该 方法包括步骤：

设置最终基础衬底；

设置第二衬底；

将第一晶种层传送至最终基础衬底；

在将第一晶种层传送至最终基础衬底后，在第一晶种层上形成至少一个第一太阳 能电池层，从而获得第一晶片结构；

在第二衬底上形成至少一个第二太阳能电池层，从而获得第二晶片结构；并且

将至少一个第二太阳能电池结合至第一晶片结构。

就术语“最终”基础衬底而言，其表示此基础衬底将是最后完全制成的多结太阳能 电池的基础衬底。

将至少一个第二太阳能电池结合至第一晶片结构的步骤包括将至少一个第二太 阳能电池层结合至至少一个第一太阳能电池层。与现有技术的制造过程相比，可借助 相对小数量的传送步骤获得具有堆叠的太阳能电池层的构造，从而减小制造多结太阳 能电池的复杂性。

术语“创制衬底”包括不同于仅纯块材衬底的衬底，更确切地说，包括形成在衬底 中的层或界面以便利于其局部移除。具体地说，“创制衬底”可包括位于晶种层与基础 衬底之间的拉链层。具体地说，创制衬底可包括在移除创制衬底的步骤中从晶种层拆 卸的基础衬底。

借助拉链层进行拆卸使得能够重新利用被拆卸的衬底。

在此文献中，“拆卸创制层”的表述应理解为拆卸基础衬底。在此拆卸步骤后，可 移除可能残留的拉链层(如果有的话)，并从剩余结构移除晶种层。

拉链层可以是例如通过适当处理(例如氢或氦注入衬底中)形成的弱化层，该弱 化层界定了上部晶种层与下部基础衬底的界限。

拉链层可由在基础衬底的表面处通过阳极浸蚀法制成的潜埋多孔层而形成。然后 可在多孔层的顶部上进行晶种层的外延生长。

拉链层在外延排序过程中被设置成在中间应变层中用于激光剥离、化学剥离或机 械分离的吸收层的形式：SiGe在Si基体中(具体地说，SiGe中间应变层在Si衬底 中占20％)过程中。在此替代方案中，拉链层可通过晶种层本身形成，例如选择性地 或化学地蚀离晶种层以拆卸创制衬底。

例如由WO2010015878已知的，拉链层也可由插在晶种层和透明基础衬底之间 用于激光剥离的SiN吸收层形成。