单结光伏电池制造技术

一种用于形成单结光伏电池的方法，其包括形成掺杂物层于半导体基板的表面上；扩散掺杂物层进入半导体基板以形成半导体基板的掺杂层；形成金属层于掺杂层上方，其中在金属层中的拉伸应力配置成在半导体基板中造成开裂；从半导体基板开裂处去除半导体层；以及使用半导体层形成单结光伏电池。一种单结光伏电池包括掺杂层，其包含扩散进入半导体基板的掺杂物；图案化导电层，其形成于掺杂层上；半导体层，其包含位于在相对于图案化导电层的掺杂层的表面上的掺杂层上的半导体基板；以及欧姆接触层，其形成于半导体层上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用应力诱发基板剥落的半导体基板制造。
技术介绍
成本限制倾向于排除用于所有但是又最需要的光伏(Photovoltaic，PV)应用的化合物半导体基板的使用(诸如卫星与基于空间的PV系统)，这是由于化合物半导体基板通常相对昂贵。因此期望减少在工艺期间的化合物基板的浪费。示例性化合物半导体基板 是砷化镓(GaAs)，其在高效率多结电池中可用作基础基板。GaAs的高光学吸收确保了少于大约10微米厚度的GaAs即足以从太阳光谱获取光子；剩余的基板材料用作载体，且对于PV电池的作用而言不是必要的。
技术实现思路
在一个方面中，用于形成单结光伏电池的方法包括形成掺杂物层于半导体基板的表面上；扩散掺杂物层进入半导体基板以形成半导体基板的掺杂层；形成金属层于掺杂层上方，其中在金属层中的拉伸应力配置成在半导体基板中造成开裂(fracture);从半导体基板开裂处去除半导体层；以及使用半导体层形成单结光伏电池。在一个方面中，单结光伏电池包括掺杂层，其包含扩散进入半导体基板的掺杂物；图案化导电层，其形成于掺杂层上；半导体层，其包含位于在相对于图案化导电层的掺杂层的表面上的掺杂层上的半导体基板；以及欧姆接触层，其形成于半导体层上。附加特征经由本示例性实施例的所述技术实现。其它实施例于文中详细说明，并视为所主张的的一部分。为了优选了解示例性实施例的所述特征，请参照说明与所述图式。附图说明现在参照各附图，其中在图中相似组件的编号也相似。图I示出了用于形成单结PV电池的方法的实施例。图2示出了具有掺杂物层的半导体基板的实施例。图3不出了具有惨杂层的半导体基板的实施例。图4示出了具有受应力的金属层的半导体基板的实施例。图5示出了在剥落后的半导体基板的实施例。图6示出了单结PV电池的实施例。具体实施例方式提供用于形成单结PV电池的系统与方法的实施例，其示例性实施例在以下详细讨论。需要用于形成基板的废料相对少的相对薄的化合物半导体基板层(诸如GaAs)的方法。剥落(spalling)为方法提供了以成本高效方式从半导体基板的较大晶片或锭(ingot)形成相对薄的半导体基板层，减少基板材料的浪费。在某些实施例中，相对薄层可能少于大约50 μ m(微米)厚，且可用于形成单结PV电池。基板剥落通过施加一个或多个受拉伸应力的金属层至基板而于基板中诱发开裂。当剥落用在具有〈111〉或〈100〉表面晶向的GaAs基板上时，开裂轨迹可能不稳定，导致困难与不一致的层去除。然而，使用〈110〉表面晶向化合物半导体基板相较于〈111〉与〈100〉表面晶向而言，具有相对一致的基板剥落特性。图I示出了用于形成单结PV电池的方法100的实施例。半导体基板可包含η型或P型半导体基板。化合物半导体基板可包含化合物半导体基板，在某些实施例中诸如GaAS，且在某些实施例中可具有〈110〉表面晶向。参照图2至图6讨论图I。在块101中，掺杂物 层202形成于半导体基板201上，如图2中所示。掺杂物层202可通过任何适当方法形成，其包括但不限于电锻、CVD (chemical vapor deposition,化学气相沉积)、PVD (physicalvapor deposition,物理气相沉积)或网版印刷。掺杂物层202可包含锌(zinc,Zn),或者含锌层(在某些实施例中)。在块102中，掺杂物层202扩散进入半导体基板201，产生如显示于图3中的掺杂层301。掺杂层301可具有与基板201的掺杂类型相同的掺杂类型(P型或η型)，或者其可能相反。掺杂层301可包含用于单结PV电池的背面场(BSF)或电接触层。在某些实施例中，掺杂层301也可用作籽晶层。可选的，在块103中，使用任何适当技术(其包括但不限于化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)或浸镀(诸如钯浸镀))可如图3所示的形成可选的籽晶层302，从而为了随后使用电化学或无电极电镀技术的化学镀制备基板201的表面。籽晶层302是可选的；若基板包含η型半导体基板201，则籽晶层302可不存在。在某些实施例中，籽晶层302可在扩散步骤102之前沉积于掺杂物层202上；在其它实施例中，籽晶层302可在扩散步骤102之后沉积于掺杂层301上。籽晶层302可包含一个或多个金属层。籽晶层302可对于掺杂层301形成欧姆接触，及/或用作蚀刻停止层(诸如钛(Ti))以在后处理(以下参照图6讨论)期间去除受应力的金属层401时保护下方层。在块104中，受应力的金属层401形成于掺杂层301 (或者(在存在籽晶层的实施例中，在可选的籽晶层302)上方，如显示于图4中的。受应力的金属401可通过电镀形成，且其在某些实施例中可包含镍(Ni)。在某些实施例中，包含掺杂层301的原子可和受应力的金属401—起形成合金，举例来说，NiZn。在其它实施例中，掺杂层301可用作掺杂层301与受应力的金属401两者(例如掺杂层301可包含受拉伸应力的Zn)。在某些实施例中，受应力的金属层401的厚度可以大于大约2 μ m，且在某些示例性实施例中，介于3 μ m和10 μ m之间。在基板201包含η型半导体基板的实施例中，受应力的金属401可不需要播籽晶(seeding)而直接电镀于基板201的表面上。在某些实施例中，在受应力的金属401中所含有的拉伸应力可能多于大约100兆帕斯卡(Mpa)。在块105中，受应力的金属401、可选的籽晶层302、掺杂层301及半导体层501从半导体基板201剥落，如图5中所示。剥落可包含受控制的或自发性的剥落。受控制的剥落可通过粘着挠性(flexible)处理层502于受应力的金属层401上而执行，使用挠性处理层502与受应力的金属401中所含有的拉伸应力以引发在基板201内的开裂503，并从基板201去除半导体层501、可选的籽晶层302、掺杂半导体层301、拉伸应力层401及挠性处理层502。处理层502可包含塑料、聚合物、玻璃或金属的膜，且在某些实施例中可以是水溶性的。处理层502也可包含特殊的粘着带，其在热能、光学或化学地可从受应力的金属401脱落。另外，在自发性剥落中，在受应力的金属层401中的拉伸应力可自行引发开裂503，将半导体层501和基板201分开而不需要处理层502。在某些实施例中，半导体层501的厚度可少于大约50 μ m。由于在金属层401中的拉伸应力，故在某些实施例中，半导体层501与掺杂半导体层301在剥落之后可具备剩余的 压缩应变。不管剥落之前或之后，在半导体层501与掺杂半导体层301中所含有的应变的规模可通过改变金属层401的厚度及/或应力而控制。使用半导体层501所建立的PV电池的光学性质可通过调整在半导体层501中的应变量而调节。在块106中，使用半导体层501形成单结PV电池600。接触层601沉积于半导体层501上。接触层601可包含适用于为了半导体层501形成欧姆接触的材料。举例来说，若半导体层501包含η型GaAs，则接触层601可包含GePd (锗钯)或GeAu (锗金)合金。处理基板602随后形成于接触层601上。处理基板602可包含金属箔、陶瓷、玻璃或基于聚合物的材料，且可以导电。随后去除处理层502与受应力的金属401。受应力的金属40本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.02.26 US 12/713,5721.一种用于形成单结光伏电池(600)的方法，所述方法包含 形成掺杂物层(202)于半导体基板(201)的表面上； 扩散掺杂物层(202)进入半导体基板的锭，以形成半导体基板的掺杂层(301)； 形成金属层(401)于所述掺杂层(301)上方，其中所述金属层中的拉伸应力被配置成在所述半导体基板(201)中导致开裂(503)； 从半导体基板(201)在开裂(503 )处去除半导体层(501);以及 使用半导体层(501)形成单结光伏电池(600 )。2.如权利要求I的方法，其中所述掺杂物层(202)包含锌。3.如权利要求I的方法，其中所述金属层(401)包含镍。4.如权利要求3的方法，其中金属层(401)的厚度大于大约2微米。5.如权利要求I的方法，其中形成所述金属层(401)包含电镀。6.如权利要求I的方法，其中所述半导体基板(201)包含具有〈110〉表面晶向的砷化镓。7.如权利要求I的方法，其中所述半导体基板(501)处于压缩应变下，该压缩应变由所述金属层(401)中的拉伸应力所诱发。8.如权利要求I的方法，还包括在形成所述金属层(401)之前形成籽晶层(302)于掺杂层(301)上。9.如权利要求8的方法，其中所述籽晶层(302)包含钛，且籽晶层被配置成在使用所述半导体层(501)形成单结光伏电池(600)期间充当蚀刻停止层。10.如权利要求I的方法，还包括在扩散掺杂物层之前形成籽晶层(302)于掺杂层(301)上。11.如权利要求I的方法，其中从半导体基板(201)在开裂(503)处去除所述半导体层(501)包含粘着处理层(502)于所述金属层(401)，所述处...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·W·比德尔，K·E·福格尔，N·E·索萨·柯蒂斯，D·萨达纳，D·沙赫尔耶迪，B·A·瓦卡塞尔，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：
国别省市：