[发明专利]具有集成光伏电池的器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及光伏器件及制造方法，更具体地，涉及光伏电池在半导体衬底中的单片集成。

背景技术

为了实现用于各种应用——例如为芯片供电或自主电路操作——的高压电源，期望太阳能电池的单片集成。对于此目的，异质结太阳能电池受到关注，这通常是因为它们的高效率，并且更具体地，在相当的转换效率值下异质结太阳能电池得到的开路电压比同质结太阳能电池的开路电压高。

发明内容

一种用于制造具有集成光伏电池的器件的方法包括：在第一处理衬底（handle substrate）上支撑半导体衬底；以及对所述半导体衬底进行掺杂以形成具有相反导电性的交替区域。在所述半导体衬底的第一侧上形成掺杂层。在所述掺杂层上对导电材料进行构图以形成导电岛，使得所述导电岛与所述交替区域对准，从而在单片结构上界定串联连接的多个光伏电池。

另一种用于制造具有集成光伏电池的器件的方法包括：对绝缘体上半导体衬底的掩埋电介质层上的半导体层进行掺杂，以跨所述半导体层形成具有较高和较低掺杂剂浓度的交替区域；在所述半导体层的第一侧上形成至少一个掺杂层；以及在所述至少一个掺杂层上对导电材料进行构图以形成导电岛，使得所述导电岛与具有高和低掺杂浓度的所述交替区域对准，从而在单片结构上界定串联连接的多个光伏电池。

再一种用于制造具有集成光伏电池的器件的方法包括：对绝缘体上半导体衬底的掩埋电介质层上的半导体层进行掺杂，以跨所述半导体层形成具有较高和较低掺杂剂浓度的交替区域；在所述半导体层的第一侧上形成至少一个掺杂层半导体，所述至少一个掺杂层包括氢化晶体半导体材料；在所述至少一个掺杂层上对导电材料进行构图以形成导电岛，使得所述导电岛与具有高和低掺杂浓度的所述交替区域对准，从而在单片结构上界定串联连接的多个光伏电池；以及使用所述导电岛作为蚀刻掩膜蚀刻所述至少一个掺杂层，以在与所述多个光伏电池中的每一个对应的所述至少一个掺杂层的部分之间产生间隔。

一种具有集成光伏电池的器件包括：半导体衬底，其包括具有相反导电性的掺杂交替区域；以及至少一个掺杂层，其形成在所述半导体衬底的第一侧上。构图的导电材料形成在所述至少一个掺杂层上而形成导电岛，使得所述导电岛与所述交替区域对准，从而在单片结构上界定串联连接的多个光伏电池。

另一种具有集成光伏电池的器件包括：绝缘体上半导体衬底，其具有基底半导体、薄半导体层以及在所述基底半导体与所述薄半导体层之间的掩埋电介质层，所述薄半导体层具有跨该薄半导体层的较高和较低掺杂剂浓度的交替区域。至少一个掺杂层形成在所述半导体层的第一侧上；并且构图的导电材料形成在所述至少一个掺杂层上而形成导电岛，使得所述导电岛与所述交替区域对准，从而在单片结构上界定串联连接的多个光伏电池。

再一种具有集成光伏电池的器件包括：绝缘体上半导体衬底，其具有基底半导体、薄半导体层以及在所述基底半导体与所述薄半导体层之间的掩埋电介质层，所述薄半导体层具有跨该薄半导体层的较高和较低掺杂剂浓度的交替区域。至少一个掺杂层形成在所述薄半导体层的第一侧上。所述至少一个掺杂层包括晶体半导体材料。构图的导电材料形成在所述至少一个掺杂层上而形成导电岛，使得所述导电岛与具有高和低掺杂浓度的所述交替区域对准，从而在单片结构上界定串联连接的多个光伏电池。在与所述多个光伏电池中的每一个相对应的所述至少一个掺杂层的部分之间形成间隔。

通过下文中对其示例性实施例的详细描述，这些和其它特征及优点将变得显而易见，所述详细描述要结合附图进行阅读。

附图说明

本公开将参考以下附图在对优选实施例的以下描述中提供细节，在附图中：

图1A是根据本发明原理的器件的横截面视图，该器件具有在被耦合到处理衬底的薄衬底上单片集成并且串联连接的多个光伏电池；

图1B是根据本发明原理的图1A的器件的横截面视图，通过将所述薄衬底转移到第二处理衬底，该器件被进一步处理而形成单片集成的、并且在所述薄衬底的第二侧上串联连接的多个光伏电池；

图1C是根据本发明原理的图1B的器件的横截面视图，其中所述第二处理衬底被去除；

图1D是根据本发明原理的图1A的器件的横截面视图，该器件具有相对于处理衬底的反向叠层；

图2是根据本发明原理的图1D的器件的横截面视图，示出了串联连接的异质光伏电池；

图3A是根据本发明原理的器件的横截面视图，该器件具有在SOI衬底上单片集成并且串联连接的多个光伏电池；