[发明专利]用于形成多结光生伏打结构的剥离方法和光生伏打器件

说明书

技术领域

本公开涉及光生伏打器件制造，并且尤其是，涉及用于控制通过利用剥离(spalling)从基板去除表面层的方法。

背景技术

光生伏打器件是将入射光子的能量转换成电动势（e.f.m.）的器件。典型的光生伏打器件包括被配置为将来自太阳的电磁辐射中的能量转换成电能的太阳能电池。包含化合物半导体的多结太阳能电池由于其高的效率和辐射稳定性因而可被用于空间中的发电。由于锗（Ge）的固有强（IR）的吸收性能，因此，主要在锗（Ge）基板上制造多结太阳能电池。锗（Ge）还包含可与III-V化合物半导体晶格匹配的晶体结构，这允许在锗（Ge）基板上集成III-V子电池。锗（Ge）基板会构成最终的太阳能电池的最终成本的近50%～70%。

在光生伏打工业中存在在使能量转换效率最大化的同时不断使用于制造太阳能电池的半导体材料的量最小化的趋势。与半导体材料的制造相关的高成本使给定光生伏打技术的以每瓦为度量的成本劣化。并且，可以认为，在器件水平上，无助于能量转换的昂贵的半导体材料是一种浪费。

发明内容

在一个实施例中，本公开提供了一种切割(cleave)诸如锗基板的半导体材料以提供光生伏电池的至少一个部件的方法。在一个实施例中，所述切割半导体材料的方法包括设置锗基板，其中，锗和锡合金层存在于锗基板内。可在存在于锗基板上的表面上沉积应力体层。来自应力体层的应力可被施加到锗基板，其中，应力切割锗基板以提供切割表面。锗和锡合金层存在于锗基板的上面形成有应力体层的表面与锗基板的切割表面之间。然后，可对于锗基板的锗和锡合金层选择性地进行锗基板的切割表面的蚀刻。在一些实施例中，上述的方法使用锗和锡合金层作为去除切割表面的蚀刻终止(etch stop)，并且去除源自切割表面的锗基板中的厚度变化。

在另一实施例中，提供一种包括设置锗基板的切割半导体材料的方法，其中，锗和锡合金层存在于锗基板内。锗锡合金层可被弱化。可在存在于锗基板上的表面上沉积应力体层。来自应力体层的应力被施加到锗基板，其中，应力沿锗和锡合金层切割锗基板。在一些实施例中，上述的方法使用锗和锡合金层作为切割层以表示可以剥离锗基板的深度。

在另一方面，提供一种光生伏打器件，该光生伏打器件包括：具有第一导电性和1微米～10微米的厚度的锗层，其中，锗层在第一锗层的整个宽度上具有小于的厚度变化。半导体上存在于锗层上，其中，半导体层具有与第一导电性相反的第二导电性。

附图说明

结合附图将最好地理解以下的详细描述，其作为例子被给出而不是要将公开仅限于此，其中，类似的附图标记表示类似的要素和部分，其中：

图1是示出根据本公开的在形成光生伏打器件的方法的一个实施例中使用的包含存在于其中的锗和锡合金层的锗基板的侧面断面图。

图2A是示出根据本公开的一个实施例的直接向锗基板的表面沉积应力体层的侧面断面图。

图2B是示出根据本公开的一个实施例的在沉积应力体层之前在锗基板上沉积钝化层(passivation layer)、后表面场层、隧道层和/或III-V太阳能电池中的至少一个的侧面断面图。

图3A和图3B是示出根据本公开的一个实施例的从应力体层向锗基板施加应力的侧面断面图，其中，应力切割锗基板以提供切割表面。

图4A和图4B是示出根据本公开的一个实施例的对于锗和锡合金层10选择性地进行锗基板的切割表面的蚀刻的侧面断面图。

图5A和图5B是示出根据本公开的一个实施例的去除锗和锡合金层的侧面断面图。

图6A和图6B是示出根据本公开的一个实施例的在从应力体层向锗基板施加应力之前弱化锗和锡合金层的侧面断面图，其中，在本实施例中，锗和锡合金层提供断裂面。

图7A和图7B是示出根据本公开的一个实施例的从应力体层向在图6A和图6B中示出的锗基板施加应力的侧面断面图，其中，应力沿锗和锡合金层切割锗基板。

图8A和图8B是示出根据本公开的一个实施例的从图7A和图7B所示的结构去除锗和锡合金层的剩余部分的侧面断面图。

图9A和图9B是示出根据本公开的一个实施例的在源自图1～8B中示出的方法序列的锗基板的剩余部分上形成光生伏打器件的侧面断面图。

具体实施方式