CN101405833A

CN101405833A - 用于制造太阳能电池的方法和结构

Info

Publication number: CN101405833A
Application number: CN 200780009438
Authority: CN
Inventors: 弗兰乔斯·J·亨利; 菲利普·詹姆斯·翁
Original assignee: Silicon Genesis Corp
Current assignee: Silicon Genesis Corp
Priority date: 2006-03-17
Filing date: 2007-03-16
Publication date: 2009-04-08

Abstract

本发明涉及一种光伏电池器件，例如，太阳能电池、太阳能电池板，以及其制造方法。该器件具有包括第一表面和第二表面的光学透明基板。包括第一厚度的材料(例如，半导体材料、单晶材料)，其具有第一表面区域和第二表面区域。在一种优选的具体实施方式中，该表面区域覆盖光学透明基板的第一表面。该器件具有设置在该厚度的材料的第一表面区域和光学透明材料的第一表面之间的光耦合材料。第二厚度的半导体材料覆盖第二表面区域以形成所获得厚度的半导体材料。

Description

用于制造太阳能电池的方法和结构

相关申请的交叉引用

本非临时专利申请要求对以下美国临时专利申请的优先权：2006年3月17日提交的申请号60/783,586、2006年8月15日提交的申请号60/822,473、2006年8月23日提交的申请号60/823,354、以及2006年8月23日提交的申请号60/823,356，将其全部内容结合于此作为参考。

背景技术

从最初开始，人类已依赖“太阳”来衍生几乎所有有用形成的能量。这样的能量来自石油、辐射、木材、以及各种形式的热能。仅举例来说，人类已大量地依赖石油资源如煤和煤气来满足他们的许多需要。不幸的是，这样的石油资源已变得耗尽并且已引起其他问题。作为一种替代，部分地，已提出太阳能来降低我们对石油资源的依赖。仅举例来说，太阳能可以来自通常由硅制成的“太阳能电池”。

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形成电子和空穴，其迁移到硅衬底(siliconbody)中的p型掺杂和n型掺杂区并在掺杂区之间产生电压差和电流。取决于用途，太阳能电池已与集中元件(concentrating element)结合以改善效率。例如，利用集中元件来使太阳辐射聚集和集中，其中集中元件将这样的辐射引导到活性光伏材料的一个或多个部分。虽然有效，但这些太阳能电池仍然具有许多限制。

仅举例来说，太阳能电池依赖原材料如硅。这样的硅经常是利用多晶硅和/或单晶硅材料加以制备的。这些材料经常难以制造。经常通过制备多晶硅板(polysilicon plate)来形成多晶硅电池(polysilicon cell)。虽然可以有效地形成这些板，但它们并不具有用于高效太阳能电池的最佳性能。单晶硅具有适宜的用于高级太阳能电池的性能。然而，这样的单晶硅比较昂贵并且还难以以有效和节省成本的方式用于太阳能用途。通常，通过使用较少硅材料，薄膜太阳能电池较便宜，但与由单晶硅基板制成的更昂贵的体硅电池相比，它们的非晶或多晶结构是比较低效的。在整个本说明书并且尤其是在下文中，可以发现这些和其他限制。

根据上述可以看到，期望一种用于制造节省成本和有效的较大基板的技术。

发明内容

根据本发明的具体实施方式，提供了涉及制造光伏材料的技术。更具体地说，本发明的一种具体实施方式提供了一种技术，该技术包括利用用于光伏用途的层转移技术来形成太阳能电池结构的方法和结构。根据本发明的某些具体实施方式提供了一种利用具有所期望的沉积速率和热平衡的硅烷型物质来制造光伏器件的增厚方法(thickening process)。但应当明了，本发明具有较宽范围的用途；并且还可以应用于其他类型的用途如用于三维封装集成半导体器件、光子器件、压电元器件(piezoelectronic device)、平板显示器、微电子机械系统(“MEMS”)、纳米技术结构、传感器、激励器、集成电路、生物和生物医学装置等。

在一种特定的具体实施方式中，本发明提供了一种用于制造光伏电池(光电池，photovoltaic cell)(例如，太阳能电池、太阳能电池板)的方法。该方法包括提供半导体基板(衬底，substrate)，其具有表面区域、解理区域(cleave region)以及在表面区域和解理区域之间待除去的第一厚度的材料。该方法包括将半导体基板的表面区域结合(耦合，couple)于光学透明基板(例如，玻璃、石英、塑料)的第一表面区域。在一种优选的具体实施方式中，光学透明基板包括第一表面区域和第二表面区域。该方法还包括解理半导体基板以从半导体基板除去第一厚度的材料，而表面区域仍然结合于第一表面区域，以引起解理的表面区域的形成。该方法包括形成第二厚度的半导体材料，其覆盖(overlie)解理的表面区域以形成所获得厚度的半导体材料。

在一种可替换的特定具体实施方式中，本发明提供了一种光伏电池器件，例如，太阳能电池、太阳能电池板。该器件具有包括第一表面和第二表面的光学透明基板。包括第一厚度的材料(例如，半导体材料、单晶材料)，其具有第一表面区域和第二表面区域。在一种优选的具体实施方式中，该表面区域覆盖光学透明基板的第一表面。该器件具有提供在该厚度的材料的第一表面区域和光学透明材料的第一表面之间的光耦合材料(例如，氧化锡、铟锡氧化物(ITO)、二氧化钛、氧化锌(ZnO)或其他介电堆积形成材料、旋涂玻璃(SOG)、或其他适宜材料)。取决于该具体实施方式，光耦合材料具有适宜的光学特性，其通常是透光的(类似于玻璃)，并且还具有适宜的物理特性，例如，附着力、热相容性、可靠性。第二厚度的半导体材料覆盖第二表面区域以形成所获得厚度的半导体材料。

在又一种可替换的特定具体实施方式中，本发明提供了一种多通道方法和结构。即，本结构具有反射表面，其使光改变方向回到一个或多个光伏区域(photovoltaic region)的活性区域。在一种特定的具体实施方式中，光横向通过玻璃基板和光伏区域，其将光转化成电力。然后任何横向通过光伏区域的光经由反射表面被反射返回到光伏区域的一个或多个部分。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

在根据本发明具体实施方式的又一种其他备选方案中，本发明的方法和结构提供了一个或多个陷光结构(捕光结构，light trappingstructure)如在玻璃或某些其他材料背面上的塑料菲涅耳片，其使光散射/改变方向至更倾斜的角度，从而提高薄电池中的收集效率。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

在一种特定的具体实施方式中，这样的陷光结构的主要作用是将冲击在薄电池玻璃表面上的镜面光改变成更多的朗伯光源，其中使光以许多角度改变方向以使薄膜电池与更多的光相交并因此增加其有效的光转化效率。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

在又一种可替换的具体实施方式中，陷光层(捕光层，lighttrapping layer)可以使光主要以倾斜角度改变方向，以致光可以被俘获在硅薄层中，其中硅薄层可以被设计成起波导管的作用。可以设计光俘获角度、硅薄膜厚度以及插入的耦合材料厚度和组成，以改善并甚至优化这种俘获，并且使用电池的纵(X-Y)轴作为电池的有效厚度。因为在许多具体实施方式中的光生伏打结是在硅厚度以及也在纵向范围内，所以这可以提供一种另外的方法来有效地优化在薄膜太阳能电池中的光转化效率。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

在一种特定的具体实施方式中，本发明提供了一种太阳能电池器件(太阳能电池装置)，其被构造为光波导以改善一个或多个光伏区域的效率。该器件具有光学透明基板，其包括第一表面和第二表面。第一折射率表征光学透明材料。在光学透明基板的第二表面的一部分上设置有孔区域。该器件具有第一厚度的半导体材料，其具有第一表面区域和第二表面区域，第一表面区域覆盖光学透明基板的第一表面。光耦合材料设置在该厚度的材料的第一表面区域和光学透明材料的第一表面之间。第二折射率表征半导体材料的第一厚度。在一种特定的具体实施方式中，第二折射率比第一折射率大约两至三倍。该器件具有形成在第一厚度的半导体材料的一个或多个部分上的一个或多个光伏区域，以及形成在第一厚度的半导体材料的一个或多个部分上的光波导结构。

在一种特定的具体实施方式中，本发明提供了一种制备用于光伏材料，例如，太阳能电池的基板的方法。该方法包括提供施主基板(donor substrate)，例如，单晶硅基板、单晶锗基板、硅锗基板等。在一种优选的具体实施方式中，施主基板包括解理区域、表面区域、以及限定在解理区域和表面区域之间的第一厚度的硅材料。该方法包括将第一厚度的硅材料转移到操作基板(处理基板，handlesubstrate)的操作基板表面区域，以使在解理区域附近范围内的一部分施主基板分开。该方法使表面区域结合(例如，连接或粘结)到操作基板的操作基板表面区域以引起覆盖第一厚度的硅材料的解理的表面区域的形成。该方法包括将包括硅烷物质(如丙硅烷物质)的气体供给到反应室，如电子回旋共振(“ECR”)等离子体沉积系统或其他适宜的基于等离子体的系统中。在一种优选的具体实施方式中，该方法使用在反应室内的硅烷物质。例如，该方法利用一种或多种气体反应技术使包括硅烷物质的气体起反应以引起沉积，其中气体反应技术包括辉光放电，热光增强的，和等离子体增强的化学气相沉积，通常称作PECVD，低能等离子体增强的化学气相沉积，通常称作LE-PECVD等。如在本说明书中所使用的，术语“PECVD”应由普通含义加以解释并且将包括但不限于电感耦合等离子体沉积、电容耦合等离子体沉积等。该方法包括利用硅烷物质来形成第二厚度的材料，其覆盖第一厚度的硅材料。取决于该具体实施方式，该方法包括用热处理方法处理第二厚度的材料以结晶第二厚度的硅材料。取决于该具体实施方式，还可以使用除了丙硅烷物质以外的硅烷物质，如甲硅烷、乙硅烷，以及氯化硅烷如二氯硅烷和三氯硅烷等。在一种特定的具体实施方式中，特定硅烷物质的选择取决于在沉积过程中所期望的或容许的温度、压力、以及硅烷物质的稀释度、在这些条件下可达到的沉积速率、以及所得到的沉积薄膜质量。在与光伏处理相容的低温方案-相容的玻璃中，根据一种特定的具体实施方式，聚硅烷如乙硅烷和丙硅烷可以获得节省成本的沉积速率。

在一种特定的具体实施方式中，该方法使用以适宜的稀释率与H₂(氢)气混合的甲硅烷SiH₄气体。在又一种特定的具体实施方式中，该方法使用以适宜的稀释率与H₂和氦气混合的甲硅烷SiH₄气体。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

在一种可替换的特定具体实施方式中，本发明提供了一种制造用于光伏材料的基板的可替换的方法。该方法包括提供施主基板，其具有解理区域、表面区域、以及限定在解理区域和表面区域之间的第一厚度的硅材料(例如，单晶硅、单晶锗、硅锗)。该方法包括将第一厚度的硅材料转移到操作基板(例如，玻璃、石英、玻璃陶瓷、光学透明材料)的操作基板表面区域。该方法使在解理区域附近范围内的一部分施主基板分开并使表面区域结合于操作基板的操作基板表面区域，以引起覆盖第一厚度的硅材料的解理的表面区域的形成。该方法将包括硅烷物质的气体供给到反应室中，以利用反应室中的硅烷物质来形成放电。例如，该方法利用一种或多种气体反应技术使包括硅烷物质的气体起反应以引起沉积，其中气体反应技术包括辉光放电、等离子体、光增强的、或热化学气相沉积(例如，CVD、LPCVD、APCVD)等。在一种优选的具体实施方式中，该方法包括利用辉光放电、等离子体、光增强的或热CVD等来沉积包括硅烷物质的材料，其覆盖解理的表面，从而以等于或大于或小于材料的固相外延再生长率的沉积速率增厚第一厚度的硅材料，以结晶这样的材料，其覆盖第一厚度的硅材料。

在一种可替换的特定具体实施方式中，本发明提供了一种制造用于光伏材料的基板的方法。该方法包括提供施主基板，该施主基板包括解理区域、表面区域、以及限定在解理区域和表面区域之间的第一厚度的硅或锗材料。该方法还包括将第一厚度的硅或锗材料转移到操作基板的操作基板表面区域以使在解理区域附近范围内的一部分施主基板分开以及将表面区域结合于操作基板的操作基板表面区域，以引起解理的表面区域的形成，该解理的表面区域覆盖第一厚度的硅或锗材料。在一种优选的具体实施方式中，该方法包括将包括硅烷和/或锗烷物质的气体供给到反应室。该方法优选利用至少选自辉光放电、等离子体、光增强的或热CVD的一种方法来沉积第一材料以及硅烷和/或锗烷物质，其覆盖解理的表面，从而以等于或大于或甚至小于材料的固相外延再生长率的沉积速率增厚第一厚度的硅或锗材料，以结晶这样的材料，其覆盖第一厚度的硅或锗材料。在一种特定的CVD系统，如其中操作基板的两个表面均暴露于反应气体的分批式炉系统(间歇式炉系统，batch furnacesystem)中，该方法还至少在当沉积第一材料时的部分时间内沉积第二材料，其覆盖操作基板的背面区域以形成多晶或非晶材料，其覆盖操作基板的背面区域。取决于具体实施方式，第二材料可以是单晶或优选非晶或多晶的。

在又一种可替换的具体实施方式中，本发明提供了一种光伏器件。该器件具有操作基板，其包括操作基板表面区域。在一种特定的具体实施方式中，该器件具有覆盖操作基板表面区域的界面材料。层转移薄膜(layer transferred film)覆盖界面材料。在一种特定的具体实施方式中，该器件具有沉积厚度的单晶硅、单晶锗材料或单晶硅-锗合金材料(其中具有一个或多个缺陷)。

更进一步，本发明提供了一种光伏器件。该器件包括操作基板，其包括操作基板表面区域。该器件具有第一厚度的硅或锗材料层，其中第一厚度的硅或锗材料层转移到操作基板的操作基板表面区域。该器件还具有由第一厚度的硅或锗材料提供的解理的表面区域。利用至少选自辉光放电、等离子体、光增强的或热CVD的一种方法以及硅烷和/或锗烷物质所提供的沉积的第一单晶硅或锗材料覆盖解理的表面以增厚第一厚度的硅或锗材料。该器件还具有沉积的第二材料，其覆盖操作基板的背面区域，以形成覆盖操作基板背面区域的多晶或非晶材料。

如上所述，在某些具体实施方式中，该方法包括利用辉光放电、等离子体、光增强的或热CVD等来沉积包括硅烷物质的材料，其覆盖解理的表面从而以等于或大于或小于材料的固相外延再生长率的沉积速率来增厚第一厚度的硅材料，以结晶这样的材料，其覆盖第一厚度的硅材料。在优选的具体实施方式中，材料的沉积速率等于或小于材料的固相外延再生长率，以在沉积发生的同时以原位方式结晶材料。在其他具体实施方式中，沉积速率稍微大于固相外延再生长率以使晶体材料以有效和高质量的方式形成。在其他具体实施方式中，当沉积速率比外延再生长率更大或大许多时，则暂时中止或放慢沉积以使晶体材料再生长。取决于最终厚度，该方法可以使材料沉积至第一厚度，使第一厚度的材料再生长成晶体，使另外的材料沉积至第二厚度，使第二厚度的材料再生长成晶体，使另外的材料沉积至第N厚度，其中N是大于2的整数，并使在第N厚度的材料再生长成晶体。如所描述的，根据一种特定的具体实施方式，重复沉积和外延再生长的步骤，以获得所期望的最终厚度和薄膜质量。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

在一种特定的具体实施方式中，本发明提供了一种用于制造供一个或多个太阳能电池组件(太阳能电池模块，solar module)使用的太阳能电池的方法。该方法包括提供支承构件(其优选具有与在下文更详细描述的转移的施主材料相匹配的热膨胀系数(CTE))，该支承构件具有表面区域、底部、以及确定的厚度。该方法包括形成可分离材料(releasable material)(例如，粗糙区域、二氧化硅粗糙区域)，其覆盖支承构件的表面区域。在一种优选的具体实施方式中，支承构件可以由适宜的材料如硅基板制成，其用作可重复使用的介质以允许高温处理如硅外延生长等。由于是相同的材料，所以保证了支承构件、转移的硅薄膜、和外延生长层之间的CTE与处理是相容的。在以下描述中，硅支承构件用作匹配硅层转移和硅外延生长的实例，但应当理解，支承构件还可以制造自不同的材料或材料的组合以及层，其能够承受处理温度范围、化学处理，具有低污染，具有与转移的和沉积的膜匹配的适宜的CTE，并且最后可以允许重复使用以节约，除非它具有这样的低成本以致一次性使用能够支持所获得器件的目标成本。该方法还包括从覆盖可分离材料的施主基板转移第一厚度的硅材料。该方法包括形成第二厚度的半导体材料，其覆盖第一厚度的硅材料以形成总厚度的材料。然后该方法从可分离材料除去总厚度的材料并在总厚度的材料的一个或多个部分上形成一个或多个光伏器件。

在一种可替换的特定具体实施方式中，本发明提供了一种用于制造供一个或多个太阳能电池组件使用的太阳能电池的方法。该方法包括提供硅支承构件。硅支承构件可以具有表面区域、底部、以及在表面区域和底部之间的确定的厚度。该方法还包括形成可分离材料，其覆盖硅支承构件的表面区域。该方法从覆盖可分离材料的第一施主基板转移第一厚度的硅材料，以形成覆盖可分离材料的第一厚度的硅材料，同时可分离材料促进第一厚度的硅材料的转移。在一种优选的具体实施方式中，可分离材料覆盖硅支承构件并且由这样的表面粗糙度表征，其促进第一厚度的硅材料结合于可分离材料。该方法还包括形成第二厚度的半导体材料，其覆盖第一厚度的硅材料，以形成总厚度的材料，其覆盖可分离材料。然后该方法在总厚度的材料的一个或多个部分中形成一个或多个光伏电池，并从该厚度的材料除去可分离材料。

在一种可替换的特定具体实施方式中，本发明提供了一种用于制造供一个或多个太阳能电池组件使用的太阳能电池的方法。该方法包括提供支承构件。该支承构件可以具有表面区域、底部、以及在表面区域和底部之间的确定的厚度。在一种特定的具体实施方式中，该支承构件可以是载体构件(carrier element)。该方法从覆盖支承构件的第一施主基板转移第一厚度的硅材料，以形成覆盖支承构件的第一厚度的硅材料。然后该方法形成第二厚度的半导体材料，其覆盖第一厚度的硅材料，以形成覆盖支承构件的总厚度的材料。然后该方法在总厚度的材料的一个或多个部分上形成一个或多个光伏器件。

在又一种可替换的具体实施方式中，本发明提供了一种用于制造太阳能电池或其他类似基板，包括集成电路的系统。该系统具有支承构件，该支承构件具有表面区域、底部、以及在表面区域和底部之间的确定的厚度。在支承构件的表面区域上以一空间构造方式提供了一个或多个开口(opening)(例如，简单、阵列、圆形构造)。流体源结合于一个或多个开口。在一种特定的具体实施方式中，流体源适合于通过在支承构件的表面区域上的一个或多个开口提供流体。可分离材料覆盖支承构件的表面区域。该系统具有覆盖可分离材料的第一厚度的半导体材料，以形成覆盖可分离材料的第一厚度的转移材料，可分离材料覆盖支承构件。取决于该具体实施方式，可以有其他变化、更改、以及替换。

利用本发明可以获得相对于现有技术的许多益处。尤其是，根据一种特定的具体实施方式，本发明使用受控的能量和选择的条件以优先地在玻璃基板上解理(cleave)光伏薄膜。在一种特定的具体实施方式中，本方法和器件在玻璃上提供了非常高质量的光伏材料，其可以用作封装材料的一部分。在一种优选的具体实施方式中，本方法和结构提供了单晶硅，其利用光伏电池提供了有效的动力。

另外，根据一种特定的具体实施方式，本方法提供了高生长率增厚方法，其具有所期望的热特点。即，根据一种特定的具体实施方式，该方法可以提供材料(其可以是晶体或结晶的)的沉积，而没有损害玻璃操作基板材料。在其他具体实施方式中，该方法便于在基板构件的正面和背面上形成光伏材料。取决于该具体实施方式，可以获得一种或多种这些益处。在整个本说明书中并且尤其是在下文中，可以描述这些和其他益处。

此外，根据本发明的具体实施方式使用了受控的能量和选择的条件以优先地解理和处理光伏薄膜材料而不可能由于过多的能量释放和/或热能而损害这样的薄膜。这种解理方法选择性地从基板除去光伏薄膜材料，同时防止了可能对薄膜或基板的剩余部分的损伤。另外，根据一种特定的具体实施方式，本方法和结构利用设置在基板中的解理层便于在半导体加工(其可能发生在更高温度下)过程中更有效的加工。在一种特定的具体实施方式中，附着于操作基板的解理薄膜经受快速热处理过程以牢固地将解理薄膜连接于操作基板而没有在解理薄膜和操作基板之间提供的界面区域附近范围内形成缺陷。在一种优选的具体实施方式中，本方法和结构提供了单晶硅，其利用光伏电池提供了有效的动力。在一种优选的具体实施方式中，本方法和结构使用了可分离材料，其促进两种材料之间的附着和两种材料彼此的除去。取决于该具体实施方式，可以获得一种或多种这些益处。在整个本说明书中并且尤其是在下文中，可以描述这些和其他益处。

在已知加工技术的范围内，本发明获得了这些益处和其他益处。然而，通过参照说明书的后面部分和附图，可以实现对本发明的特点和优点的进一步理解。

附图说明

图1至图14示出了根据本发明的一种具体实施方式的用于制造光伏器件的方法；

图14A是根据本发明一种具体实施方式的辉光放电反应室的简图；

图14B是根据本发明一种具体实施方式的热CVD反应炉系统的简图；

图14C是硅的无氢固相外延再结晶率作为温度的函数的简化曲线图；

图14D是硅烷气体的沉积速率和硅的固相外延生长率作为温度的函数的简化曲线图；

图15至18示出了根据本发明具体实施方式的太阳能电池构造的简图；

图19是根据本发明一种具体实施方式的具有反射表面区域的太阳能电池的简图；以及

图20是根据本发明一种具体实施方式的具有透镜或光改变方向区域的太阳能电池的简图。

图21示出了根据本发明一种具体实施方式的太阳能电池的简图，其中太阳能电池具有耦合于在薄膜电池厚度范围内的波导陷光模的光改变方向区域。

图22至24示出了根据本发明具体实施方式的可替换的单结硅太阳能电池。

图25示出了根据本发明的一种可替换具体实施方式的双结硅太阳能电池。

图26示出了根据本发明的一种可替换具体实施方式的三结硅太阳能电池。

图27是根据本发明一种具体实施方式的使用层转移方法制造用于太阳能电池组件的太阳能电池的方法的简化工艺流程图。

图28-38是示出了根据本发明一种具体实施方式的使用层转移方法制造用于太阳能电池组件的太阳能电池的方法的简图。

图39是根据本发明一种具体实施方式的使用层转移方法制造用于太阳能电池组件的太阳能电池的一种可替换方法的简化工艺流程图。

图40-50是示出了根据本发明又一种可替换具体实施方式的使用层转移方法制造用于太阳能电池组件的太阳能电池的方法的简图。

图51是根据本发明又一种可替换具体实施方式的使用层转移方法制造用于太阳能电池组件的太阳能电池的一种可替换方法的简化工艺流程图。

图52-58是示出了根据本发明又一种可替换具体实施方式的使用层转移方法制造用于太阳能电池组件的太阳能电池的方法的简图。

具体实施方式

根据本发明的具体实施方式，提供了涉及光伏材料的制造的技术。更具体地说，根据本发明的一种具体实施方式提供了一种技术，该技术包括用于形成太阳能电池结构的方法和结构，其中利用了用于光伏用途的层转移技术。根据本发明的其他具体实施方式提供了一种增厚方法，该增厚方法使用具有期望的沉积速率和热平衡的硅烷型物质用于制造光伏器件。虽然根据本发明的某些具体实施方式可以采用乙硅烷或丙硅烷型物质，但取决于特定的具体实施方式，还可以使用其他硅烷物质。取决于具体实施方式，可以利用各种技术来进行沉积，这些技术包括大气压CVD(APCVD)、原子层CVD(ALCVD)(例如，原子层外延和原子层沉积(ALD))、气溶胶辅助CVD(AACVD)、直接液体注入CVD(DLICVD)、热丝CVD(HWCVD)(例如，催化CVD(Cat-CVD)或热灯丝CVD(HFCVD)、低压CVD(LPCVD)、微波等离子体辅助CVD(MPCVD)、等离子体增强CVD(PECVD)、快速热CVD(RTCVD)、远程等离子体增强CVD(RPECVD)、超高真空CVD(UHVCVD)等。应当明了，本发明具有较宽范围的用途；它还可以应用于其他类型的用途如用于集成半导体器件、光子器件、压电元器件、平板显示器、微电子机械系统(“MEMS”)、纳米技术结构、传感器、激励器、集成电路、生物和生物医学装置等的三维封装。

下面简要概述在半导体基板上制备光伏层的方法。

1.提供半导体基板，其具有表面区域、解理区域以及在表面区域和解理区域之间的待除去的第一厚度的材料；

2.将半导体基板对准光学透明基板；

3.将半导体基板的表面区域结合于光学透明基板的第一表面区域；

4.开始在部分解理区域上进行受控的解理作用；

5.解理半导体基板以从半导体基板除去第一厚度的材料，而表面区域仍然结合于第一表面区域，以引起解理的表面区域的形成；以及

6.可选地，形成第二厚度的半导体材料(例如使用硅烷物质)，其覆盖解理的表面区域，以形成所获得厚度的半导体材料，其具有一个或多个光伏区域；

7.提供覆盖玻璃材料(cover glass material)，其覆盖第二厚度的半导体材料；以及

8.如需要的话，进行其他步骤。

上述步骤顺序提供了根据本发明一种具体实施方式的方法。如所示，该技术包括利用用于光伏用途的层转移技术来形成太阳能电池结构的方法和结构。在一种优选的具体实施方式中，该方法使用硅烷物质反应气体来形成第二厚度的材料，其增厚第一厚度的材料。还可以提供其他备选方案，其中可以增加一些步骤、取消一个或多个步骤、或以不同的顺序提供一个或多个步骤，而没有背离本文中权利要求的范围。例如，在一种具体实施方式中，在解理的表面区域上形成第二厚度的半导体材料之前，可以通过制图外延法在其上形成种子层。

可替换地，可以有形成该结构的其他方式。即，根据一种特定的具体实施方式，最初可以在盖板(cover sheet)如覆盖玻璃和其他适宜的材料上形成序列(sequence)，然后形成其他层。层转移发生在覆盖玻璃上，其用来形成太阳能电池器件的其余部分。其他技术可以使用转移基板，其将层转移材料转移到操作基板上。本方法的进一步的详情可以参见整个本说明书以及尤其是下文。

如图1所示，该方法提供了一种具有第一偏转特性、背面、以及正面的透明操作基板。该透明操作基板可以是玻璃、石英、玻璃陶瓷、聚合物、或其他复合物等。仅举例来说，该透明基板具有厚度、背面、以及正面。该透明基板是玻璃，如用于覆盖太阳能电池的那些等。取决于该具体实施方式，玻璃是有点柔性的并且在刚性上应该经受住垫板。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

在可替换的具体实施方式中，操作基板可以是任何均质材料、分级材料、或多层材料、或这些的任何组合。即，操作基板可以由几乎任何单晶、多晶、或甚至非晶型基板制成。另外，该基板可以由III/V材料如砷化镓、氮化镓(GaN)等制成。另外，该基板可以是碳化硅、锗、硅、玻璃、玻璃陶瓷、或石英组合、塑料、以及聚合物，其具有柔性特性。优选地，根据一种特定的具体实施方式，操作基板稍微具有柔性特性，其不适用于层转移方法。取决于该特定的具体实施方式，基板的不合适的特性引起过度的粗糙、破裂、部分膜分离等。取决于特定的具体实施方式，还可以使用材料的任何其他组合。

在一种优选的具体实施方式中，本发明提供了一种支持基板(backing substrate)以增加操作基板结构的刚性，如图2所示。优选地，支持基板具有一厚度和这样的材料，其适合于提供多层结构的有效偏转特性，其中多层结构至少由支持基板和操作基板构成以适合于厚度的含硅材料从施主基板被转移到操作基板的正面。

仅举例来说，支持基板是用于石英操作基板的硅片。这样的支持基板具有725微米+/-15微米的厚度并且由单晶硅制成，其中使用例如200毫米的施主/操作/支持基板结构。这样的基板具有约130吉帕的杨氏模量。可以使用其他类型的材料和一定厚度如塑料、金属、玻璃、玻璃陶瓷、石英、复合物等以向组合的支持和操作基板结构提供刚性。当然，本领域普通技术人员应当明了其他变化、更改、以及替换。

在一种可选的特定具体实施方式中，该方法在支持和/或透明操作基板的表面上进行清洗和/或活化过程(例如，等离子体活化过程)，如图3和图4所示。这样的等离子体活化过程可清洗和/或活化基板的表面。在20℃-40℃的温度下利用含氧或含氮等离子体提供等离子体活化过程。优选在由加利福尼亚圣何塞的Silicon GenesisCorporation制造的双频率等离子体活化系统中进行等离子体活化过程。在其他具体实施方式中，可以没有任何支持材料。可替换地，在另外的具体实施方式中，本方法可以通过静电吸盘(electrostaticchuck)和/或多孔式吸盘等来使用支持材料。取决于特定的具体实施方式，本支持材料可以提供在操作基板或施主基板上或提供在操作基板和施主基板上。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

参照图5，该方法引发支持基板连接于透明操作基板的背面，其经常物理上与其他结构分开。该方法优选临时将支持基板附着于透明操作基板的背面，以牢固地将支持基板连接于透明操作基板，从而形成多层结构。仅举例来说，根据一种优选的具体实施方式，硅片支持基板牢固地附着于石英板而没有任何其他更改和/或变化。这里，硅片具有非常薄的本征氧化物(native oxide)的涂层，其粘结于石英板的表面，虽然可以存在没有这样的本征氧化物的具体实施方式，如图6所示。在其他具体实施方式中，可以利用静电方法或纤网固结(web bonding)，包括共价结合、这些的任何组合等，来发生粘结。在另外的可替换的具体实施方式中，还可以利用旋涂玻璃、胶层、这些的任何组合等来发生粘结。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

如所示，该方法包括提供施主基板，该施主基板包括解理区域、正面、背面、以及在正面和解理区域之间的一厚度的含硅材料，如图7所示。仅举例来说，施主基板可以是硅片、锗片、硅锗材料、含碳化硅材料、III/V族化合物、这些的任何组合等。在一种优选的具体实施方式中，施主基板是利用光敏材料制成。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

取决于具体实施方式，可以利用各种技术来形成解理区域。即，可以利用注入颗粒(掺杂颗粒，implanted particle)、沉积层、扩散材料、图案化区域、以及其他技术的任何适宜的组合来形成解理区域。参照图6，该方法利用注入方法引入某些高能粒子穿过施主基板的顶面至所选定的深度，其限定该厚度的材料区域，称作材料“薄膜”。可以使用各种技术以将高能粒子注入硅片。这些技术包括利用例如由诸如Applied Materials，Inc.等公司制造的射束线离子注入设备的离子注入。可替换地，可以利用等离子体浸没离子注入(“PIII”)技术、离子簇射(ion shower)、以及其他非质量比技术(non-mass specific technique)来发生注入。还可以使用上述技术的组合。当然，所使用的技术取决于用途。

取决于用途，根据一种优选的具体实施方式，通常选择更小质量的粒子以降低损伤材料区域的可能性。即，更小质量的粒子容易穿过基板材料至所选定的深度而基本上没有损伤粒子穿过的材料区域。例如，更小质量的粒子(或高能粒子)可以是几乎任何带电荷的(例如，正的或负的)和/或中性原子或分子、或电子等。在一种特定的具体实施方式中，粒子可以是中性的和/或带电荷的粒子，其包括离子如氢和它的同位素的离子，稀有气体离子如氦和它的同位素，以及氖等，这取决于具体实施方式。粒子还可以来源于化合物如气体，例如，氢气、水蒸气、甲烷、和氢化合物，以及其他轻原子质量粒子。可替换地，该粒子可以是上述粒子、和/或离子和/或分子物质和/或原子物质的任何组合。该粒子通常具有足够的动能以穿过表面至在表面之下所选定的深度。

例如，使用氢作为注入硅片的物质，利用特定的一组条件进行注入过程。注入剂量从约1×10e15至约1×10e18原子/cm²变化，并且优选地剂量大于约1×10e16原子/cm²。注入能量从约1KeV至约1MeV变化，并且通常为约50KeV。注入温度从约20至约600℃变化，并且优选为低于约400℃以防止基本量的氢离子扩散出注入的硅片以及退火注入的损伤和应力的可能性。可以将氢离子选择性地引入硅片至所选定的深度，其准确度为约+/-0.03至+/-0.05微米。当然，所使用的离子类型和工艺操作条件取决于用途。

有效地，注入粒子在所选定的深度沿着平行于基板顶面的平面增加应力或减少断裂能。该能量部分地取决于注入物质和条件。这些粒子会在所选定的深度降低基板的断裂能水平。这允许在所选定的深度沿着注入平面的受控解理。注入可以在这样的条件下发生，以致在所有内部位置的基板的能态不足以在基板材料中引发不可逆断裂(即，分离或解理)。然而，应当注意到，注入确实通常会在基板中引起一定量的缺陷(例如，微缺陷)，其通常可以至少部分地通过其后的热处理，例如，加温退火或快速加温退火加以修复。所获得的已经受注入的基板由图7的简图示出。

取决于具体实施方式，可以存在其他技术来形成解理区域和/或解理层。仅举例来说，可以利用其他方法来形成这样的解理区域，所述方法诸如称作加利福尼亚圣克拉拉Silicon Genesis Corporation的Nanocleave^TM方法、法国Soitec SA的SmartCut^TM方法、以及日本东京Canon Inc.的Eltran^TM方法、任何类似的方法等的那些方法。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

在一种特定的具体实施方式中，已结合于支持基板的透明操作基板、以及施主基板均经受等离子体活化过程，如图8中部分所示。这样的等离子体活化过程可清洗和/或活化基板的表面。在20℃至40℃的温度下利用含氧或含氮等离子体提供等离子体活化过程。优选在由加利福尼亚圣何塞的Silicon Genesis Corporation制造的双频率等离子体活化系统中进行等离子体活化过程。当然，可以有其他变化、更改、以及替换，其已在本文中以及在本说明书以外进行了描述。

其后，还如图9所示，将每个这些基板粘结在一起。如所示，操作基板已粘结于施主晶片(施主薄片，donor wafer)。优选利用由Electronic Vision Group制造的EVG 850粘结工具或其他类似方法来粘结基板。还可以使用其他类型的工具如由Karl Suss制造的那些工具。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。优选地，在透明操作基板和施主基板之间的粘结基本上是永久的并具有良好的可靠性。

因此在粘结以后，使粘结的结构经受烘烤处理。烘烤处理使粘结基板保持在预定的温度和预定的时间。优选地，对于硅施主基板和透明操作基板，温度从约200或250℃至约400℃变化并且优选为约350℃，时间为约1小时左右。在一种特定的具体实施方式中，可以利用借助于加热板和/或表面的传导加热方法，其将直接来自加热板的热能直接耦合(结合，couple)于粘结基板，来进行本烘烤处理。在其他具体实施方式中，可以利用辐射、传导、对流、或这些技术的任何组合等来提供热能。取决于特定的用途，可以有其他变化、更改、以及替换。

在一种特定的具体实施方式中，利用低温热步骤将基板连接或熔合在一起。低温热处理通常可确保，注入颗粒不会对材料区域施加过大的应力，其可能会产生不受控的解理作用。与等离子体活化表面处理结合，此步骤的另一个要考虑的问题是允许增加粘结强度以在相同的烘烤处理步骤期间消除组件的分层，其通常由所用不同材料的热膨胀系数失配诱导的应力所引起。在一种特定的具体实施方式中，低温粘结过程通过自粘结过程发生。尤其是，剥离一个晶片(wafer)以从中除去氧化(或一个基板未被氧化)。洗涤液处理晶片表面以在晶片表面上形成O-H键。用来清洗晶片的溶液的一个实例是过氧化氢和硫酸的混合物、以及其他类似溶液。干燥器干燥晶片表面以从基板表面除去任何残留的液体或颗粒。通过将清洗基板的表面放置在一起而发生自粘结。

可替换地，将粘合剂配置在基板的任一个或两个表面上，其将一个基板粘结于另一个基板。在一种特定的具体实施方式中，粘合剂包括环氧、聚酰亚胺型材料等。可以使用旋涂玻璃层以将一个基板表面粘结于另一个基板正面上。这些旋涂玻璃(“SOG”)材料其中包括硅氧烷或硅酸酯(硅酸盐)，其经常与基于醇的溶剂等进行混合。SOG可能是一种所期望的材料，因为在SOG被施加于晶片表面以后，经常需要低温(例如，150至250℃)来固化SOG。

可替换地，可以使用各种其他低温技术以将施主晶片连接(结合)于操作基板。例如，可以使用静电粘结技术以将两个基板连接在一起。尤其是，使一个或两个基板表面带有电荷以吸引到其他基板表面。另外，可以利用各种其他通常已知的技术来使施主基板熔合于操作晶片(处理晶片，handle wafer)。在一种特定的具体实施方式中，将施主基板和操作基板连接在一起的本粘结方法可以使用原位等离子体活化粘结方法、原位静电粘结方法、这些的任何组合等。当然，所使用的技术取决于用途。

在一种优选的具体实施方式中，该方法在两个基板之间使用光耦合材料。该光耦合材料是任何适宜的材料，其具有约1.8至约2.2的折射率，但可以是其他折射率。该材料可以选自氧化锡、铟锡氧化物(ITO)、氧化锌(ZnO)、二氧化钛或其他介电堆积形成材料等，包括这些的组合。取决于具体实施方式，该材料可以包括一层或多层、以及其他构造。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

该方法在粘结基板结构上进行受控的解理过程，如图10和图11所示。受控的解理过程在施主基板的部分解理区域内提供所选择的能量。仅举例来说，在美国专利第6,013,563号中已描述了受控的解理过程，上述美国专利的题目是Controlled Cleaving Process，共同转让给加利福尼亚圣何塞的Silicon Genesis Corporation，并且其披露的内容结合于此作为参考。接着，该方法从施主基板清除(free)该厚度的材料以从施主基板完全除去该厚度的材料，如图12所示。

在一种优选的具体实施方式中，该方法从透明操作基板除去支持基板，如图13所示。在一种优选的具体实施方式中，在支持基板和操作基板之间的附着是临时的并可以借助于机械力被除去而没有损害任何一个基板。在一种特定的具体实施方式中，可以使用分离过程以从操作基板分开支持基板。在一种特定的具体实施方式中，当利用静电、真空、或机械式夹盘和/或附着装置已提供支持基板构件时，则还可以免除支持基板。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

参照图14，该方法在该厚度的材料的表面上形成光伏器件。这样的器件还可以包括集成半导体器件和光伏器件。可以利用沉积、蚀刻、注入、感光掩蔽方法、喷墨印刷、丝网印刷、这些的任何组合等来制作上述器件。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

在一种特定的具体实施方式中，该方法还可以利用沉积工艺来增厚该厚度的转移材料。在一种特定的具体实施方式中，该方法使用固相外延工艺和/或其他形式的沉积工艺。根据一种特定的具体实施方式，该工艺可以形成适宜的单晶硅或类似材料。仅举例来说，该材料可以是非晶硅、多晶硅、锗以及硅锗合金。例如，非晶硅利用底层转移硅薄膜作为模板可以有利地便于单晶硅的固相外延生长。可以增加硅材料沉积的有效速率的另一个方法是用硅纳米颗粒(有利地非晶硅)喷射或涂覆表面，该硅纳米颗粒可以被热处理以利用底层转移硅薄膜作为模板来产生单晶硅。其可以被干施加或利用液体施加，其中液体将在随后处理过程中被除去。利用适当的处理如激光退火、快速热处理(flash thermal treatment)等，多晶硅和其他材料还可以允许单晶再生长。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

在一种优选的具体实施方式中，本方法使用硅烷物质，其可以利用所期望的热平衡和生长率加以沉积。在一种特定的具体实施方式中，该方法包括将包括丙硅烷物质的气体供给到反应室。取决于具体实施方式，硅烷还可以是乙硅烷或丙硅烷和其他硅烷的组合。丙硅烷的一个实例可以由称作Voltaix，Inc.(PO Box 5357 N.Branch，NJ 08876)的公司提供。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。本方法的进一步详情以及尤其是用于本发明的设备和/或工具可以参见整个本说明书以及尤其是下文。

仅举例来说，通过图14A中的辉光放电反应器或图14B中的炉反应器的简图示出了反应室。这些图仅是实例，其不应该不适当地限制本文中权利要求的范围。本领域普通技术人员应当明了其他变化、更改、以及替换。如图14A所示，辉光放电包括反应气体供给(反应气体源)，其在由电感耦合RF辉光放电激发以后供入反应室。在一种特定的具体实施方式中，为了高生产率制造，反应器可以处理多批基板。反应室的一个实例可以是由ASM InternationalN.V.(总部设在荷兰的比尔特霍芬(Bilthoven))制造的称作ASM A400的外延硅沉积工具，但也可以是其他反应室。

在一种特定的具体实施方式中，常用气体其中包括丙硅烷，乙硅烷，掺杂气体如膦和乙硼烷，以及稀释气体如氢气。在一种优选的具体实施方式中，该方法使用丙硅烷物质，以利用在反应室内的辉光放电来形成沉积膜。在又一种优选的具体实施方式中，该方法使用丙硅烷物质，以利用反应室内的热CVD过程来形成沉积膜。其他CVD方法包括等离子体和光增强的CVD反应气体激发方法。该方法利用一种或多种这些CVD沉积过程来沉积材料(包括硅烷物质)，覆盖解理的表面从而以等于或大于材料的固相外延再生长率的沉积速率增厚第一厚度的硅材料，以结晶这样的材料，其覆盖第一厚度的硅材料。在一种特定的具体实施方式中，可以参照下图更详细地描述固相外延再生长率。

图14C是硅的固相外延生长率作为温度的函数的简化曲线图。此图示出了无氢固相外延生长率并且仅是一个实例，其不应该不适当地限制本文中权利要求的范围。例如，富氢非晶硅薄膜将以不同速率再结晶，并且由于不适当选择再生长条件，其在晶体再生长中可能会遭受破坏。参见，例如，P.Strandis等(Materials ResearchSociety Spring Meeting，San Francisco 2006)讨论了在低温(320℃-370℃)下沉积的高H非晶薄膜的晶体再生长破坏。如果厚度受到限制或沉积条件可以加以更改以生长低氢非晶薄膜，则这样的薄膜可以在没有单晶破坏的情况下被再结晶。如果在固相外延结晶温度处理过程中，在非晶形层(无定形层)内没有发生无规相成核过程，则低杂质膜将原则上使非常厚的膜可以成功地再结晶。理解无规成核的动力学对于避免这种竞争过程是重要的。例如，Handbook ofCrystal Growth Vol.3 (Elsevier Science 1994)(“Crystal Growth”)的第七章教导，取决于在晶体/非晶界面附近范围内的氢浓度，氢浓度可以延迟0和约50％之间的固相外延生长率。在650℃的再结晶温度下，图15的晶体生长表明，在2000埃非晶硅薄膜的完全结晶和无规晶相的成核之间存在约2.5个数量级。该曲线图表明，在此结晶生长温度下，甚至在2倍生长延迟率(由于高氢含量)的情况下，该工艺操作条件将仍然使得结晶约20-30μm的硅薄膜，而没有发生无规成核过程。这很好地在目标硅薄膜厚度范围内，该目标硅薄膜厚度被描述为对于高效薄硅光伏太阳能电池是优选的(参见，例如A.W.Blakers & al.，Appl.Phys.Lett.(60)22，1 June 1992 pp.2752-2754)。结晶生长的更高温度是可能的，但在发生无规相成核之前的临界厚度将随着增加温度而减小。本领域普通技术人员将明了其他变化、更改、以及替换。

还如图14C所示，沿着纵轴示出固相外延生长率或再生长率，其与横轴上的温度相交。生长率设置为每秒更高晶相(highercrystalline phase)的厚度生长的度量，而温度设置为1/kT。在所示出的尺度上，生长率是对数的。例如，术语固相外延生长率被定义为其中通过在单晶模板附近非晶亚稳相中无序原子的再有序化过程，非晶/晶相前进的速率。当有序化进行时，晶体/非晶界面以一定速率(定义为固相外延生长率)移动。如所示，这种晶相增厚是动力学(即，温度活化的)过程，但还可能受到杂质如氢的影响。特别有利的是，选择工艺操作条件和模板晶体质量以使固相外延生长产生单晶质量的薄膜。固相外延生长率的定义还可以具有与本领域普通技术人员的理解相一致的其他含义。当然，可以有各种替换、更改、以及变化。然后在图14D中，相对于使用硅烷气体的薄膜的生长率示出了固相外延生长率，其将在下文更详细地提供。

图14D是硅烷气体的沉积速率和硅的固相外延生长率作为温度的函数的简化曲线图。此图由转让给ASM America Inc.的美国专利第6,821,825号的在40托压力下硅烷物质气体沉积速率的图10提供，并且仅是一个实例，其不应该不适当地限制本文中权利要求的范围。如所示，沿着纵轴示出了固相外延生长率或再生长率，其与横轴上的温度相交。生长率设置为每秒厚度的度量而温度设置为1/kT。该图还示出甲硅烷(silane)、乙硅烷、以及丙硅烷的沉积速率。如所示，存在一个曲线区域，其中固相外延生长率大于或等于使用丙硅烷或乙硅烷的薄膜的生长率。在一种优选的具体实施方式中，本增厚第一厚度的材料以引起第二厚度的材料的形成的方法是在该区域以在生长阶段过程中被原位再结晶的方式实施的。如果固相外延生长率或杂质释放速率不是足够快速，则硅烷物质的不经常的和临时的清洗(purging)可以有助于薄膜退火(在相同或在不同温度下)以在重新开始沉积过程之前保持完全晶态。当然，本领域普通技术人员将明了其他变化、更改、以及替换。

在一种特定的具体实施方式中，以所期望的速率提供了覆盖第一厚度材料的材料的沉积速率。在一种特定的具体实施方式中，在图14D的特定沉积工艺操作条件下，沉积速率从约450至约550埃/分钟变化。取决于工艺操作条件，可以选择动力学或质量输运受限的沉积工艺。在此实施例中，在约620℃下，丙硅烷的沉积交叉于动力学至质量输运受限的沉积。特定条件的选择包括生长率、薄膜质量以及薄膜均匀性。选择速率以促进例如太阳能电池或其他器件的生产。在一种特定的具体实施方式中，包括覆盖第一厚度的薄膜的操作基板被批处理如利用如在美国专利申请号U.S.2006/0088985 A1中所描述的炉沉积系统，但也可以是其他系统。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

在一种特定的具体实施方式中，该方法包括在所期望的温度下沉积材料以防止对操作基板的任何损伤，其中操作基板可以是玻璃或其他温度敏感性材料。在一种特定的具体实施方式中，将温度保持在约650℃和更低。在一种优选的具体实施方式中，将温度保持在约550℃和更低。取决于特定的具体实施方式，沉积速率可以受限于质量传递、动力学、或其他输送限制。仅举例来说，基本上通过质量传递速率(传质速率，mass transfer rate)来表征沉积速率。在一个可替换的实施例中，基本上通过反应速率来表征沉积速率。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

在一种特定的具体实施方式中，本方法包括蚀刻和/或沉积过程(例如，等离子体辅助沉积)，用于在形成光伏区域和/或形成增厚层的任何步骤以前平滑化解理的表面区域。根据一种特定的具体实施方式，该方法可以使用平滑化过程，其包括利用含有氢和氯化氢的环境对解理薄膜的热处理。可替换地，蚀刻剂可以是化学浴(例如，KOH、TMAH)以将解理薄膜蚀刻至预定量。该蚀刻过程可以用来除去例如约300至约800埃的氢损害硅。在一种特定的具体实施方式中，该蚀刻过程之前还可以是氧化过程以将氢损害区域转化成氧化物，该氧化物在以后利用缓冲氧化物蚀刻和/或其他适宜的蚀刻物质被剥离。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

在一种优选的具体实施方式中，利用非晶硅层来增厚转移的材料。在一种优选的具体实施方式中，非晶硅层被再结晶等。在一种特定的具体实施方式中，利用纳米微粒(例如，非晶硅、晶体硅、多晶硅、或这些的组合)的施加来沉积非晶硅层，该纳米微粒在以后经受热处理以引起一片(sheet)增厚材料的形成。可替换地，根据一种特定的具体实施方式，可以在低温下利用物理气相沉积或化学气相沉积(例如，等离子体增强的)来形成非晶硅层。在一种优选的具体实施方式中，已被沉积的覆盖玻璃材料的非晶硅层在形成上述硅层期间被保持在低于500℃的温度。在一种特定的具体实施方式中，获得的薄膜可以是根据一种特定的具体实施方式的单晶和/或多晶结构。在优选的具体实施方式中，获得的薄膜是单晶并且具有适宜的电特性。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

取决于具体实施方式，可以使增厚材料掺杂有杂质以形成太阳能电池结构。在一种特定的具体实施方式中，可以原位掺杂、扩散、和/或利用离子束、等离子体浸没注入、离子簇射、非质量分离注入(non-mass separated implantation)、基本上或部分非质量分离的、或常规的注入技术注入杂质。根据一种特定的具体实施方式，这些太阳能电池结构可以包括对于P型和N型杂质的杂质区域。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

在一种特定的具体实施方式中，该方法还可以形成另一层，其覆盖增厚层以形成光伏器件。根据一种特定的具体实施方式，其他层可以是半导体层，其可以用来增强为完成的太阳能电池结构提供的光伏器件。在一种可替换的具体实施方式中，其他层可以是锗、硅锗、II/IV、III/V、这些的任何组合等。其他层可以用来形成另一组光伏区域，其可以耦合(结合)于其他光伏器件，以增强总光伏强度(photovoltaic intensity)。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

在一种使用甲硅烷物质的优选的具体实施方式中，该方法使用等离子体增强的CVD工艺来沉积硅烷物质。例如，可以使用等离子体沉积系统来沉积硅烷物质，其中利用这样的激发源如电子回旋共振(ECR)、电容耦合平行板、电感耦合等离子体(ICP)等。可替换地，还可以使用其他等离子体沉积系统。在一种特定的具体实施方式中，沉积系统可以保持约650℃和更低或更优选550℃和更低的沉积温度，用于在硅基板上沉积单晶硅，其中使用与稀释气体如氦或氢气混合的SiH₄气体。在一种特定的具体实施方式中，H₂∶SiH₄的比率为约3和更小，其将导致更高的生长率但更粗糙的薄膜。在一种特定的具体实施方式中，使用约3和更大的比率可产生更高质量的外延膜但生长率较低。这样的沉积工艺的详细说明可以参见Scott DeBoer和Vikram Dalal(Department of Electrical andComputer Engineering，Iowa State University，Ames，Iowa 5011)的题目为“Preparation and Properties of High Quality Crystalline SiliconFilms Grown by ECR Plasma Deposition”的论文(First WCPEC；December 5-9，1994，Hawaii)，其结合于此作为参考。取决于具体实施方式，还可以使用其他气体混合物。

在一种特定的具体实施方式中，在形成硅的增厚层以前，还清洗了解理的表面。在一种优选的具体实施方式中，该方法至少使用湿清洗，例如，RCA、以及HF浸渍，其将除去解理的表面上的薄氧化物层。另外，根据一种特定的具体实施方式，湿清洗表面，其是硅，可以经受非原位(ex-situ)或更优选原位等离子体清洗，包括氢等离子体。经常在真空中提供氢等离子体并从解理的表面除去不希望有的碳和氧物质。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

取决于具体实施方式，可以用特定厚度的增厚层和/或层转移层和增厚层的组合来形成本方法和结构。在一种特定的具体实施方式中，利用硅材料，增厚层可以是约1微米和20微米。在其他具体实施方式中，增厚层可以小于1微米或大于20微米。在其他具体实施方式中，增厚层可以小于约50微米。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

图15至图18示出了根据本发明具体实施方式的太阳能电池构造的简图。这些图仅是例示而不应该不适当地限制本文中权利要求的范围。本领域普通技术人员将明了许多变化、更改、以及替换。如图15所示，夹在玻璃基板和半导体层的第一表面之间形成第一接触层(first contact layer)。在一种特定的具体实施方式中，接触层可以由适宜材料如透明导电材料制成，如ITO等制成。还可以使用其他材料。第一接触层耦合(结合)于用于光伏电池的第一电极结构，其经常包括一个p-n结或多个p-n结。仅举例来说，半导体层可以包括这样的材料如适宜的单晶硅等。形成第二接触层，其覆盖半导体层的第二表面。第二接触层是布置在平行于第一接触层的方向。在一种特定的具体实施方式中，第二接触层被图案化以形成多个电极，其耦合(结合)于每个光伏区域。取决于特定的具体实施方式，每个电极可以以并联和/或串联方式构造。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

在一种特定的具体实施方式中，如图16的简图所示，另外的结可以形成在第二接触层和半导体基板之间以增加太阳能电池的效率。如所示，根据一种特定的具体实施方式，另外的结被设置在覆盖该厚度单晶硅材料的增厚层上。另外的结可以是与该厚度单晶硅中的光伏器件分开的。每个这些另外的结可以以彼此并联和/或串联的方式加以构造并耦合于该厚度硅材料中的光伏器件。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

图17示出了根据本发明一种具体实施方式的太阳能电池构造的又一个实施例。如所示，玻璃基板附着于半导体层的第一表面。形成第一接触结构(first contact structure)和第二接触结构，其覆盖半导体层的第二表面。第一接触结构被构造成基本上平行于第二接触结构。如所示，每个光伏器件至少耦合(结合)于第一和第二接触结构，其覆盖厚度单晶硅材料。可替换地，如图18所示，另外的结可以形成在接触结构和半导体基板之间以增加太阳能电池的效率。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

图19是根据本发明一种具体实施方式的具有反射表面区域的太阳能电池的简图。如所示，提供了一种太阳能电池。该太阳能电池包括附着于半导体层的第一表面的玻璃基板。形成了多个接触结构，其覆盖半导体层的第二表面。如所示，每个光伏器件至少耦合于接触结构，其覆盖厚度单晶硅材料。光横向通过玻璃基板以及在半导体层中的光伏器件并转化成电能。如所示，提供了反射表面1901以反射通过光伏区域的任何剩余光，从而进一步活化一个或多个光伏器件并转化成电能。可以利用材料如铝、银、金、或其他适宜的反射材料，来提供反射表面。可替换地，如果需要非导电反射器，则可以单独地或与导电反射器结合设计介电叠层反射器(dielectric stack reflector)。该反射表面提供了用于在光伏器件中多次通过(multiple pass)光的方式并增加了太阳能电池的效率。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

图20是根据本发明一种具体实施方式的具有透镜区域的太阳能电池的简图。如所示，提供了一种太阳能电池。该太阳能电池包括附着于半导体层的第一表面的玻璃基板。形成了多个接触结构，其覆盖半导体层的第二表面。如所示，每个光伏器件至少耦合于接触结构，其覆盖厚度单晶硅材料。光横向通过玻璃基板以及在半导体层中的光伏器件并转化成电能。在一种特定的具体实施方式中，利用耦合于玻璃基板的光学元件2001，使光改变方向和/或散射，从而以更倾斜的角度引导光并增加太阳能电池的收集效率。这样的光学元件的一个实例可以是菲涅耳透镜。菲涅耳透镜可以由塑性材料或玻璃材料制成。可替换地，可以改进玻璃基板以散射光或使光改变方向并像菲涅耳透镜一样起作用。通过改变光学元件2001的形状，可以发生陷光作用，其中通过如借助于硅薄膜内的波导效应或借助于接近朗伯源而提供的全内反射，从而增加薄膜电池的有效厚度。可以结合这些效果以改善并且甚至优化电池的总光转化效率。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

图21示出了其中选择光学元件以使大多数镜面光线以倾斜角度被引向薄膜光伏电池的一种特定的具体实施方式。此图仅是一个实例，其不应该不适当地限制本文中权利要求的范围。本领域普通技术人员将明了其他变化、更改、以及替换。在一种特定的具体实施方式中，选择薄膜的厚度以使波导管不仅可以俘获在玻璃基板内以一定角度照射的光而且可以支持所关心的光波长范围在薄膜内的传播。因此，对于所关心的所有的波长(例如，IR至近紫外线，其构成最大太阳能光谱波长分布)来说，设计所要考虑的问题是，在待允许传播的薄膜电池的厚度范围内允许传播横向电(TE)、横向磁^TM、和组合模式以及更高级模式。完成此设计目标的波导管的适宜的色散曲线将产生容许的硅厚度的范围并选择光耦合层，其将作为波导包层。为了在电池入射角的整个范围内正确操作系统，在透明基板内的光的入射角也将是设计要考虑的问题。一旦在薄膜内耦合，传播将是高度衰减的，这是由于辐射的吸收以及其通过在薄膜内产生载流子(载波，carrier)而转换成电。与纵向PN结一致的光的纵向传播将有助于最大化光转换效率。可以通过接触部(触点，contact)1和2来收集获得的电功率。该结构还允许光耦合层，其可以帮助降低反射，该反射可降低薄膜太阳能电池的有源区(activearea)内的耦合光能。在一种特定的具体实施方式中，可以以多模式或单模式来操作波导管。另外，根据一种特定的具体实施方式，可以利用内部材料(internal material)来产生波以造成折射率差异，用于入射光的内反射。在一种优选的具体实施方式中，可以将硅锗薄层夹在硅结构内以改善并且甚至优化约束于一个或多个光伏区域的区域(例如，中心区域)的光。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

图22-24示出了根据本发明具体实施方式的可替换的单结硅电池构造。此图仅是一个实例，其不应该不适当地限制本文中权利要求的范围。本领域普通技术人员将明了其他变化、更改、以及替换。如所示，器件2200具有操作基板，其包括操作基板表面区域。在一种特定的具体实施方式中，该操作基板可以是玻璃、玻璃陶瓷、石英、或本文以及本说明书以外所描述的如本领域普通技术人员已知的任何材料。在一种特定的具体实施方式中，该器件具有界面材料，其覆盖操作基板表面区域，以改善和/或甚至优化粘结性能、光学性能、以及反射性能中的一种或多种。在一种特定的具体实施方式中，界面材料可以是介电材料如二氧化硅的薄层，或金属层，如钨、铝、铂、钛，或其他类型的胶层。在一种特定的具体实施方式中，界面层是透明的或光学透明的如铟锡氧化物，通常称作ITO。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

在一种特定的具体实施方式中，该器件包括层转移薄膜，其覆盖界面材料。在一种特定的具体实施方式中，层转移层可以是单晶硅材料、单晶锗材料等。取决于具体实施方式，该层可以利用层转移技术来提供。仅举例来说，这样的层转移技术可以是称作加利福尼亚圣克拉拉Silicon Genesis Corporation的Nanocleave^TM方法、法国Soitec SA的SmartCut^TM方法、以及日本东京Canon Inc.的Eltran^TM方法、任何类似的方法等的那些技术。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

再次参照图22，该器件包括其中具有一个或多个缺陷的沉积厚度的单晶硅或单晶锗材料。在一种特定的具体实施方式中，沉积厚度的单晶硅或单晶锗具有覆盖层转移薄膜的P型材料和覆盖P型材料的N型材料。如所示，P型材料包括用于接触用途的P+型材料以及作为光吸收区域的覆盖P型材料。在一种特定的具体实施方式中，沉积层具有从约1μm到约50μm范围的厚度，但也可以是其他厚度。如所示，可以提供来自太阳或其他能源的电磁辐射，其覆盖N型材料。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

现在参照图23，器件2300具有操作基板，其包括操作基板表面区域。在一种特定的具体实施方式中，操作基板可以是玻璃、玻璃陶瓷、石英、或本文以及本说明书以外所描述的如本领域普通技术人员已知的任何材料。在一种特定的具体实施方式中，该器件具有界面材料，其覆盖操作基板表面区域。在一种特定的具体实施方式中，界面材料可以是促进层转移层的粘结或连接的任何适宜类型的一种材料和/或多种材料，其覆盖操作基板。在一种特定的具体实施方式中，界面材料可以是介电材料如二氧化硅的薄层，或金属层，如钨、铝、铂、钛，或其他类型的胶层。在一种特定的具体实施方式中，界面层是透明的或光学透明的如铟锡氧化物，通常称作ITO。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

再次参照图23，该器件包括其中具有一个或多个缺陷的沉积厚度的单晶硅或单晶锗材料。在一种特定的具体实施方式中，沉积厚度的单晶硅或单晶锗具有覆盖层转移薄膜的用于该结和有关外部接触部的N型材料以及覆盖N型材料的P型材料。如所示，P型材料包括覆盖P型材料的P+型材料，其覆盖N型材料。在一种特定的具体实施方式中，沉积层具有从约1μm至约50μm范围的厚度，但也可以是其他厚度。如所示，可以提供来自太阳或其他能源的电磁辐射，其覆盖P+型材料。可替换地，还可以将电磁辐射提供在操作基板的背面上，其使电磁辐射通过以覆盖光伏区域。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

现在参照图24，器件2400具有操作基板，其包括操作基板表面区域。在一种特定的具体实施方式中，操作基板可以是玻璃、石英、玻璃陶瓷、或本文以及本说明书以外所描述的如本领域普通技术人员已知的任何材料。在一种特定的具体实施方式中，该器件具有覆盖操作基板表面区域的界面材料。在一种特定的具体实施方式中，界面材料可以是介电材料如二氧化硅的薄层，或金属层，如钨、铝、铂、钛、或其他类型的层。在一种特定的具体实施方式中，界面层是透明的或光学透明的如铟锡氧化物，通常称作ITO。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

再次参照图24，该器件包括其中具有一个或多个缺陷的沉积厚度的单晶硅或单晶锗材料。在一种特定的具体实施方式中，沉积厚度的单晶硅或单晶锗具有覆盖层转移薄膜的作为电接触部(electrical contact)的P+型材料以及覆盖P+型材料的作为光吸收区域的P型材料。在一种特定的具体实施方式中，P型材料具有覆盖的非晶硅层，其是界面层，以及N+型材料，其覆盖用作发射极的非晶硅材料以形成电池的电光伏PN结。在一种特定的具体实施方式中，N+型材料在特性上也是非晶形的。在一种特定的具体实施方式中，沉积层具有从约1μm至约50μm范围的厚度，但也可以是其他厚度。如所示，可以提供来自太阳或其他能源的电磁辐射，其覆盖P+型材料。可替换地，还可以将电磁辐射提供在操作基板的背面上，其使电磁辐射通过以覆盖光伏区域。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

图25示出了根据本发明的一种可替换具体实施方式的双结太阳能电池器件。此图仅是一个实施例，其不应该不适当地限制本文中权利要求的范围。本领域普通技术人员将明了其他变化、更改、以及替换。如所示，该器件包括操作基板，其包括操作基板表面区域。在一种特定的具体实施方式中，操作基板可以是玻璃、石英、玻璃陶瓷、或本文以及本说明书以外所描述的如本领域普通技术人员已知的任何材料。在一种特定的具体实施方式中，该器件可以具有覆盖操作基板表面区域的界面材料。在一种特定的具体实施方式中，界面材料可以是介电材料如二氧化硅的薄层，或金属层，如钨、铝、铂、钛，或其他类型的胶层。在一种特定的具体实施方式中，界面层是透明的或光学透明的如铟锡氧化物，通常称作ITO。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

在一种特定的具体实施方式中，该器件具有第一厚度的硅或锗材料层，其转移到操作基板的操作基板表面区域。该器件还具有解理的表面区域，其由第一厚度的硅或锗材料提供。取决于具体实施方式，该层可以利用层转移技术来提供。仅举例来说，这样的层转移技术可以是称作加利福尼亚圣克拉拉Silicon Genesis Corporation的Nanocleave^TM方法、法国Soitec SA的SmartCut^TM方法、以及日本东京Canon Inc.的Eltran^TM方法、任何类似的方法等的那些技术。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

在一种特定的具体实施方式中，该器件还具有沉积的第一单晶硅或锗材料(利用至少选自辉光放电、等离子体、光增强的或热CVD的方法以及硅烷和/或锗烷物质来提供)，其覆盖解理的表面以增厚第一厚度的硅或锗材料。在一种特定的具体实施方式中，增厚层可以由形成光伏材料的P型和N型材料或N型和P型材料或任何其他组合组成。另外，根据一种特定的具体实施方式，该器件还可以包括P型和N型材料的其他组合以形成覆盖第一光伏器件的另外的光伏器件。

在一种优选的具体实施方式中，该器件还具有沉积的第二材料，其覆盖操作基板的背面区域以形成覆盖操作基板的背面区域的多晶或非晶材料。在一种优选的具体实施方式中，将操作基板装入分批式反应器，其便于暴露操作基板的每一侧。根据一种特定的具体实施方式，当单晶材料形成在层转移单晶材料上时，非晶或多晶材料形成在操作基板的背面上。可替换地，根据一种特定的具体实施方式，可以将第二层转移单晶材料提供在操作基板的背面上。这样的第二层可以用作种子材料用于形成第二单晶材料，其覆盖转移到操作基板背面上的第二层。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

图26示出了根据本发明一种可替换具体实施方式的三结太阳能电池。此图仅是一个实施例，其不应该不适当地限制本文中权利要求的范围。本领域普通技术人员将明了其他变化、更改、以及替换。如所示，该器件包括操作基板，其包括操作基板表面区域。在一种特定的具体实施方式中，操作基板可以是玻璃、石英、玻璃陶瓷、或本文以及本说明书以外所描述的如本领域普通技术人员已知的任何材料。在一种特定的具体实施方式中，该器件可以具有覆盖操作基板表面区域的界面材料。在一种特定的具体实施方式中，界面材料可以是介电材料如二氧化硅的薄层，或金属层，如钨、铝、铂、钛，或其他类型的胶层。在一种特定的具体实施方式中，界面层是透明的或光学透明的如铟锡氧化物，通常称作ITO。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

在一种特定的具体实施方式中，该器件还具有沉积的第一单晶硅或锗材料(利用至少选自辉光放电、等离子体、光增强的或热CVD的方法以及硅烷和/或锗烷物质来提供)，其覆盖解理的表面以增厚第一厚度的硅或锗材料。在一种特定的具体实施方式中，增厚层可以由形成光伏材料的P型和N型材料或N型和P型材料或任何其他组合组成。另外，根据一种特定的具体实施方式，该器件还可以包括P型和N型材料的其他组合以形成覆盖第一光伏器件的另外的光伏器件。在一种优选的具体实施方式中，如所示，该器件包括覆盖第一光伏器件的第二光伏器件。

在一种特定的具体实施方式中，该器件还具有沉积的第二材料，其覆盖操作基板的背面区域以形成覆盖操作基板的背面区域的多晶或非晶材料。在一种优选的具体实施方式中，将操作基板装入分批式反应器，其便于暴露操作基板的每一侧。根据一种特定的具体实施方式，当单晶材料形成在层转移单晶材料上时，非晶或多晶材料形成在操作基板的背面上。可替换地，根据一种特定的具体实施方式，可以将第二层转移单晶材料提供在操作基板的背面上。这样的第二层可以用作种子材料用于形成第二单晶材料，其覆盖转移到操作基板背面上的第二层。在另外的具体实施方式中，该器件可以包括覆盖操作基板背面的光伏器件的其他组合。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

如上所述以及本文进一步描述的，该器件说明了利用分批炉沉积工艺的益处，其中分批炉沉积工艺可以同时沉积操作基板的两侧。在图25和图26中，操作基板的顶部产生单晶SiGe合金和顶部硅厚度(top silicon thickness)以产生双结太阳能电池，其中顶部硅电池是最高带隙电池，用于使转换蓝色和可见光谱的效率最大化，而更小带隙SiGe结则有效地吸收向着光谱的红外(IR)部分的更长的波长。

在一种特定的具体实施方式中，该器件具有同时沉积在玻璃背面上的并存的背面层。因为没有单晶层转移薄膜模板，因此不能以单晶方式再生长，该材料在结构上是非晶或多晶的。可以有利地利用此特点，因为众所周知，硅和硅-锗合金的非晶相更大地吸收红外线。因此，此背面结(backside junction)可以用作有效的另外的收集结(collection junction)来吸收最初的两个结未吸收的剩余IR光谱。光穿过玻璃并被此底部结(bottom junction)吸收。可以独立地以串联或以并联连接方式外部地连接电池的电连接，以产生总的三结(triple-junction)光伏电池。这种构造的组合效应可以用来改善可获得的净转换效率：从用硅单结电池可获得的18-24％改善到25-35％或更高。III-V或II-VI合金的沉积还可以产生多结高效太阳能电池。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

在可替换的具体实施方式中，该器件还可以包括相互连接区域和/或其他特点。例如，通路结构可以形成在操作基板中以使形成在操作基板的第一侧上的第一光伏器件与形成在操作基板的第二侧上的第二光伏器件相互连接。在一种特定的具体实施方式中，通路结构可以是操作基板内的槽或开口。根据一种特定的具体实施方式，这样的槽和/或开口填充有导电材料以将第一光伏器件的第一电极构件电连接于第二光伏器件的第一电极构件。在其他具体实施方式中，通过耦合于每个光伏器件的周围区域的连接装置，每个光伏器件可以彼此电耦合。例如，可以借助于环绕沉积(wraparounddeposition)来进行周围连接，以使两个内连接接触部(内连接触点，inner junction contact)接触在一起。在其他具体实施方式中，该器件可以包括通路结构和周围连接的组合。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

在一种特定的具体实施方式中，本发明提供了一种制备用于光伏材料，例如，太阳能电池的基板的方法。该方法包括提供施主基板，例如，单晶硅基板、单晶锗基板、硅锗基板等。在一种优选的具体实施方式中，施主基板包括解理区域、表面区域、以及限定在解理区域和表面区域之间的第一厚度的硅材料。该方法包括将第一厚度的硅材料转移到操作基板的操作基板表面区域以使在解理区域附近范围内的一部分施主基板分开。该方法将表面区域结合(例如，连接或粘结)到操作基板的操作基板表面区域以引起覆盖第一厚度的硅材料的解理的表面区域的形成。该方法包括将包括硅烷物质的气体供给到反应室，如电子回旋共振(“ECR”)等离子体沉积系统或其他适宜的基于等离子体的系统。在一种优选的具体实施方式中，该方法使用在反应室内的硅烷物质。例如，该方法利用一种或多种气体反应技术使包括硅烷物质的气体起反应以引起沉积，其中气体反应技术包括等离子体增强的化学气相沉积，通常称作PECVD，低能等离子体增强的化学气相沉积，通常称作LE-PECVD等。如在本说明书中所使用的，术语“PECVD”应由普通含义加以解释并且将包括但不限于电感耦合等离子体沉积、电容耦合等离子体沉积等。该方法包括利用硅烷物质形成第二厚度的材料，其覆盖第一厚度的硅材料。取决于具体实施方式，该方法包括用热处理方法处理第二厚度的材料以结晶第二厚度的硅材料。取决于具体实施方式，还可以使用其他硅烷物质。在一种特定的具体实施方式中，特定硅烷物质的选择取决于在沉积过程中所期望的或容许的温度、压力、以及硅烷物质的稀释度、在这些条件下可达到的沉积速率、以及所得到的沉积薄膜质量。在一种特定的具体实施方式中，该方法使用以适宜的稀释率与H₂(氢)气混合的甲硅烷SiH₄气体。在又一种特定的具体实施方式中，该方法使用以适宜的稀释率与H₂和氦气混合的甲硅烷SiH₄气体。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

利用本发明可以获得相对于现有技术的许多益处。尤其是，根据一种特定的具体实施方式，本发明使用受控的能量和选择的条件以优先地在玻璃基板上解理光伏薄膜。在一种特定的具体实施方式中，本方法和器件在玻璃上提供了非常高质量的光伏材料，其可以用作封装材料的一部分。在一种优选的具体实施方式中，本方法和结构提供了单晶硅，其利用光伏电池提供了有效的动力。另外，根据一种特定的具体实施方式，本方法提供了高生长率增厚方法，其具有所期望的热特点。即，根据一种特定的具体实施方式，该方法可以提供材料(其可以是晶体或结晶的)的沉积，而没有损害玻璃操作基板材料。在其他具体实施方式中，该方法便于在基板构件的正面和背面上形成光伏材料。取决于具体实施方式，可以获得一种或多种这些益处。在整个本说明书中并且尤其是在下文中，可以描述这些和其他益处。

总之，根据本发明的用于制造光伏材料的基板的方法的一种具体实施方式包括提供施主基板，其具有解理区域、表面区域、以及限定在解理区域和表面区域之间的第一厚度的晶体材料(例如，单晶硅、单晶锗、硅锗)。例如，该方法包括将第一厚度的硅材料转移到操作基板(例如，玻璃、石英、玻璃陶瓷、光学透明材料)的操作基板表面区域。该方法使在解理区域附近范围内的一部分施主基板分开并将表面区域结合于操作基板的操作基板表面区域，以引起覆盖第一厚度的硅材料的解理的表面区域的形成。该方法包括利用一种或多种气体反应方法使包括硅烷物质的气体起反应以形成沉积，其中气体反应方法包括辉光放电、等离子体、光增强的或热CVD。该方法将包括硅烷物质的气体供给到反应室，以利用反应室中的硅烷物质来形成辉光放电。在一种优选的具体实施方式中，该方法包括利用等离子体、辉光放电或热CVD来沉积包括硅烷物质的材料，其覆盖解理的表面，从而以等于或大于材料的固相外延再生长率的沉积速率来增厚第一厚度的硅材料，以结晶这样的材料，其覆盖第一厚度的硅材料。

制造用于光伏材料，例如，太阳能电池的基板的方法的一种可替换的具体实施方式包括提供施主基板，例如，单晶硅基板、单晶锗基板、硅锗基板等。在一种优选的具体实施方式中，施主基板包括解理区域、表面区域、以及限定在解理区域和表面区域之间的第一厚度的硅材料。该方法包括将第一厚度的硅材料转移到操作基板的操作基板表面区域以使在解理区域附近范围内的一部分施主基板分开。该方法将表面区域结合(例如，连接或粘结)到操作基板的操作基板表面区域以引起覆盖第一厚度的硅材料的解理的表面区域的形成。该方法包括将包括硅烷物质的气体供给到反应室，如电子回旋共振(“ECR”)等离子体沉积系统或其他适宜的基于等离子体的系统。例如，该方法利用一种或多种气体反应技术使包括硅烷物质的气体起反应以引起沉积，其中气体反应技术包括等离子体增强的化学气相沉积，通常称作PECVD等。该方法包括利用硅烷物质来形成第二厚度的材料，其覆盖第一厚度的硅材料。

根据本发明的具体实施方式，提供了涉及制造光伏材料的技术。更具体地说，本发明提供了一种技术，该技术包括多层基板结构的方法和结构，其利用层转移技术来制造太阳能电池器件。但应当明了，本发明具有较宽范围的用途；它还可以应用于其他类型的基板，其用于三维封装(例如，晶片尺度)集成半导体器件、光子器件、压电元器件、平板显示器、微电子机械系统(“MEMS”)、纳米技术结构、传感器、激励器、太阳能电池、生物和生物医学装置等。

图27示出了根据本发明一种具体实施方式的制造用于太阳能电池组件的太阳能电池的方法2700。该方法可以总结如下：

1.提供(步骤2701)半导体基板，例如，硅、锗、硅-锗合金、砷化镓、任何III/V族材料等；

2.形成解理平面(步骤2703)(包括许多颗粒、沉积材料、或这些的任何组合等)以限定第一厚度的硅材料(步骤2705)；

3.将第一厚度的材料转移到覆盖硅支承构件的可分离材料(步骤2707)；

4.形成第二厚度的材料，其覆盖第一厚度的材料，以形成覆盖可分离材料的总厚度的材料(步骤2709)；

5.在总厚度的材料的第一部分(例如，第一侧)中形成第一光伏电池表面(步骤2711)；

6.形成覆盖第一光伏电池表面的表面区域；

7.将载体构件附着(步骤2713)于第一光伏电池表面的表面区域；

7.除去包括可分离材料的硅支承构件(步骤2715)以暴露总厚度的材料的第二部分；

8.在总厚度的材料的第二部分(例如，第二侧)中形成第二光伏电池表面(步骤2717)；

9.进行其他处理(步骤2719)；

10.形成太阳能电池组件(步骤2721)，以及

11.结束。

上述步骤顺序提供了根据本发明一种具体实施方式的在半导体基板上制造光伏电池的方法。如所示，该方法使用以下步骤的组合，其中包括形成用于进一步加工成太阳能电池组件的光伏电池的一种方式。在一种特定的具体实施方式中，支承构件基板(supportmember substrate)提供了用于一厚度半导体材料的可分离基板。优选地，支承构件是一种薄基板，其在整个加工过程中保持在总厚度的半导体材料上。在一种特定的具体实施方式中，支承构件是可重复使用的。根据一种特定的具体实施方式，可以选择性地除去和/或解理施主基板，同时将该厚度的半导体材料转移到另一个基板结构，例如，支承构件。还可以提供其他备选方案，其中增加一些步骤、取消一个或多个步骤，或以不同的顺序提供一个或多个步骤，而没有背离本文中权利要求的范围。本方法的进一步详情可以参见整个本说明书以及尤其是下文。

图28至39示出了根据本发明具体实施方式的用于在层转移基板中制造光伏电池的简化方法。这些图仅是实例，其不应该不适当地限制本文中权利要求的范围。本领域普通技术人员将明了其他变化、更改、以及替换。如所示，该方法包括提供半导体基板200或施主基板构件。半导体基板的实例可以包括硅、锗、合金如硅锗、III-V材料如砷化镓等。取决于具体实施方式，半导体基板可以由单一材料、或各种层的组合制成。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

在一种特定的具体实施方式中，半导体基板包括第一厚度的材料281和表面区域2803。在一种优选的具体实施方式中，半导体基板还包括解理区域2805，其限定在半导体基板的厚度2807范围内该厚度的半导体材料。第一厚度的材料可以包括许多颗粒、沉积材料、或这些的任何组合等。在一种特定的具体实施方式中，该厚度的半导体材料是晶体硅(例如，单晶硅)，其可以包括覆盖的外延硅层。在一种特定的具体实施方式中，硅表面区域2803可以具有氧化物如二氧化硅的薄层。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

取决于具体实施方式，可以利用各种技术来形成解理区域。即，可以利用注入颗粒、沉积层、扩散材料、图案化区域、以及其他技术的任何适宜的组合来形成解理区域。在一种特定的具体实施方式中，该方法利用注入方法引入某些高能粒子穿过半导体基板(其可以称作施主基板)的顶面至所选定的深度，其限定该厚度的半导体材料区域，称作材料“薄膜”。根据一种特定的具体实施方式，可以使用各种技术以将高能粒子注入单晶硅片。这些技术包括利用例如由诸如Applied Materials，Inc.等公司制造的射束线离子注入设备的离子注入。可替换地，根据一种特定的具体实施方式，可以利用等离子体浸没离子注入(“PIII”)技术、离子簇射来进行注入，并且其他质量和非质量比技术可以特别有效地用于更大的表面区域。还可以使用上述技术的组合。当然，所使用的技术取决于用途。

取决于用途，根据一种优选的具体实施方式，通常选择更小质量的粒子以降低损伤材料区域的可能性。即，更小质量的粒子容易穿过基板材料至所选定的深度而基本上没有损伤粒子穿过的材料区域。例如，更小质量的粒子(或高能粒子)可以是几乎任何带电荷的(例如，正的或负的)和/或中性的原子或分子、或电子等。在一种特定的具体实施方式中，粒子可以是中性的和/或带电荷的粒子，其包括离子如氢和它的同位素的离子，稀有气体离子如氦和它的同位素，以及氖等，这取决于具体实施方式。粒子还可以来源于化合物如气体，例如，氢气、水蒸气、甲烷、和氢化合物，以及其他轻原子质量粒子。可替换地，粒子可以是上述粒子、和/或离子和/或分子物质和/或原子物质的任何组合。该粒子通常具有足够的动能以穿过表面至在表面之下所选定的深度。

例如，使用氢作为注入硅片的物质，利用特定的一组条件进行注入过程。注入剂量从约10¹⁵至约10¹⁸原子/cm²变化，并且优选地剂量大于约10¹⁶原子/cm²。注入能量从约1KeV至约1MeV变化，并且通常为约50KeV。注入温度从约-20至约600℃变化，并且优选为低于约400℃以防止基本量的氢离子扩散出注入的硅片以及退火注入的损伤和应力的可能性。可以将氢离子选择性地引入硅片至所选定的深度，其中准确度为约±0.03至±0.05微米。当然，所使用的离子类型和工艺操作条件取决于用途。

有效地，注入粒子在所选定的深度沿着平行于基板顶面的平面增加应力或减少断裂能。该能量部分地取决于注入物质和条件。这些粒子会在所选定的深度降低基板的断裂能水平。这允许在所选定的深度沿着注入平面的受控解理。注入可以在这样的条件下发生，以致在所有内部位置的基板的能态不足以在基板材料中引发不可逆断裂(即，分离或解理)。然而，应当注意到，注入确实通常会在基板中引起一定量的缺陷(例如，微缺陷)，其通常可以至少部分地通过其后的热处理，例如，加温退火或快速加温退火加以修复。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

参照图29，该方法将半导体基板的表面区域连接(2900)于支承构件基板2901。在一种特定的具体实施方式中，支承构件基板可以由适宜的材料制成。在一种优选的具体实施方式中，支承构件可以由与该厚度的材料类似的材料制成，该材料基本上是晶体的以匹配热和结构特性。即，根据一种特定的具体实施方式，支承构件基板可以由硅片如单硅片、外延片或层转移硅(例如，在绝缘体基板上的层转移硅)制成。在可替换的具体实施方式中，支承构件还可以由多层、复合材料、或其他材料形成。另外，根据一种特定的具体实施方式，支承构件还可以由介电材料(例如，玻璃、石英)或金属材料，包括这些的任何组合等形成。当然，可以有其他更改、变化、以及替换。

如所示，支承构件具有表面区域2903、底部2905、以及确定的厚度2907。在一种优选的具体实施方式中，支承构件的表面区域是由可粘结但可分离的材料表征的。在一种优选的具体实施方式中，表面区域是由低表面粗糙度但相对于表面材料更高的底层表面材料粗糙度表征的，其促进粘结但在其他条件下还是可分离的。在一种特定的具体实施方式中，术语“低”应该由和本领域普通技术人员的理解相一致的含义加以解释，以获得本文中描述的所期望的功能。在又一种优选的具体实施方式中，表面区域是由表面粗糙度表征的，其促进粘结但在其他条件下还是可分离的。在这种特定的具体实施方式中，在覆盖硅支承构件的氧化物材料上提供表面粗糙度。该氧化物材料具有从约3埃RMS到约100埃RMS范围的表面粗糙度。要理解这些和其他粗糙度点是利用原子力显微镜(AFM)加以测量的，其中测量区域为约10微米×10微米。在又一种具体实施方式中，硅表面粗糙度可以具有以上提及的范围，而氧化物表面具有更平滑的表面以便于得到更完全粘结的表面。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

在可替换的具体实施方式中，表面粗糙度可以由多孔材料来提供。例如，多孔材料可以是硅，其是多孔的并且具有约10-1000nm和更小的平均孔径大小。还可以使用其他类型的多孔材料。在其他具体实施方式中，可分离材料可以是胶层，其是可分离的，或具有固有特性和/或空间特性的其他类型的材料，其促进粘结但却是可分离的。另一种可分离材料可以是一种这样的材料，其中高温处理，如在外延生长工艺步骤过程中，通过分离层(release layer)中的相变或材料变化，可以降低粘结能，从而使得可以发生低温层转移，还进行支承构件的外延后分离(外延后释放，post-epitaxial release)。在一种特定的具体实施方式中，支承构件的表面区域将被连接或粘结于设置在施主基板200上的表面区域203。在此图等中使用了相同的参考标号，但并不用来限制本文中权利要求的范围。连接或粘结过程的进一步详情可以参见整个本具体说明书以及尤其是下文。

在一种特定的具体实施方式中，在可选的等离子体活化过程以后，通过连接施主基板和支承构件基板的表面来进行粘结过程。可选的等离子体活化过程取决于所使用的基板。这样的等离子体活化过程可以清洗或活化基板的表面区域。例如，在硅基板中，可以例如在20℃至40℃范围的温度下利用含氮等离子体来提供等离子体活化过程。优选地，在由加利福尼亚圣何塞的Silicon GenesisCorporation制造的双频率等离子体活化系统中进行等离子体活化过程。当然，可以有其他变化、更改以及替换，其已在本文中以及在本说明书以外进行了描述。

根据一种优选的具体实施方式，将每个这些基板粘结在一起以形成如图30所示的粘结基板结构400。如所示，施主基板已被粘结于支承构件基板。优选地，对于基板尺寸如200mm或300mm直径的晶片，利用由Electronic Vision Group制造的EVG 850粘结工具或其他类似的方法来粘结基板。还可以使用其他类型的工具如由Karl Suss制造的那些工具。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。优选地，在支承构件基板和施主基板之间的粘结是临时的但是足够可靠的，以进行一个或多个高温处理步骤，但在其后步骤过程中可以被解除，其将在下文进一步描述。即，粘结是临时的并且可以被解除。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

因此，根据一种特定的具体实施方式，在粘结以后，使粘结基板结构经受第一热处理。在一种特定的具体实施方式中，第一热处理可以是烘烤处理，其中利用加热元件如耦合于操作基板的加热板。在一种可替换的具体实施方式中，第一热处理可以是烘烤处理，其中利用加热元件如耦合于施主基板的加热板。第一热处理提供了通过部分一厚度施主基板和部分操作基板的温度梯度。另外，第一热处理使粘结基板结构保持在预定的温度和预定的时间。优选地，根据优选的具体实施方式，温度从约200或250℃至约400℃变化，并且优选为约350℃，时间为约1小时左右，为了使硅施主基板和支承构件基板彼此附着。取决于特定的用途，可以有其他变化、更改、以及替换。

在一种特定的具体实施方式中，利用低温热步骤将基板连接或熔合在一起。低温热处理通常可确保，注入颗粒不会对材料区域施加过大的应力，其可能会产生不受控的解理作用。在一种特定的具体实施方式中，低温粘结过程通过自粘结过程发生。可替换地，可以使用各种其他低温技术以将施主基板表面区域连接于支承构件基板。例如，可以使用静电粘结技术以将两个基板连接在一起。尤其是，使一个或两个基板表面带有电荷以吸引到其他基板表面。另外，可以利用各种其他通常已知的技术来使施主基板表面熔合于支承构件基板。当然，所使用的技术取决于用途。

参照图31，该方法包括利用在解理平面的选择部分提供的能量3101来引发解理过程，以使第一厚度的半导体材料与施主基板分开3103，而使第一厚度的半导体材料仍然连接于支承构件基板。取决于特定的具体实施方式，可以存在某些其他变化。例如，解理过程可以是受控的解理过程，其中利用扩展的解理前沿(propagatingcleave front)来选择性地从施主基板分离该厚度的材料，而使该厚度的材料仍然连接于支承构件基板。还可以使用可替换的解理技术。这样的技术包括但不限于称作加利福尼亚圣何塞Silicon GenesisCorporation的Nanocleave^TM方法、热释放诸如由法国Soitec SA的SmartCut^TM方法所使用的、以及多孔硅解理层诸如由日本东京Canon Inc.的Eltran^TM方法所使用的、任何类似的方法等的那些技术。根据一种特定的具体实施方式，该方法则除去施主基板的剩余部分，其已向支承构件基板提供第一厚度的材料。根据一种优选的具体实施方式，施主基板3105的剩余部分可以用作另一个施主基板。

如图32所示，该方法提供了获得的粘结结构3200。该获得的粘结结构包括覆盖的一厚度的半导体材料。在一种特定的具体实施方式中，该方法使获得的粘结结构经受粘结处理以在该厚度的半导体材料和半导体支承构件之间形成基本上永久的粘结用于随后加工，但还是可分离的。在一种优选的具体实施方式中，粘结处理包括热处理。热处理可以是适当的快速热处理、利用激光辐照的快速热处理等。在一种特定的具体实施方式中，热处理包括利用光源(例如，单色光源、闪光灯光源、或其他适宜的光源)来辐照获得的粘结结构。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

如图32所示，该方法还使获得的粘结结构经受表面处理过程3201。在某些具体实施方式中，这样的表面处理过程可以包括等离子体活化或等离子体清洗、蚀刻步骤、抛光步骤或其组合。在一种特定的具体实施方式中，表面处理可提供所期望的表面特性以利用沉积和/或成形方法来增厚层转移材料。例如，解理后表面(post-cleave surface)可以具有有限粗糙度的的一层，该层具有一些有缺陷的材料，其应该被除去以优化和/或改善外延薄膜质量。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

参照图33，该方法包括形成覆盖第一厚度的半导体材料的增厚表面层(thickened surface layer)以形成总厚度的材料3300。在一种特定的具体实施方式中，增厚表面层可以利用外延工艺和/或其他沉积工艺来形成。这些工艺可以包括等离子体增强的CVD(PECVD)、热CVD、光催化CVD、辉光放电CVD、热丝/催化CVD等。根据特定的具体实施方式，这些工艺可以直接地或与其他步骤如退火结合形成适宜的单晶硅或类似材料。仅举例来说，该材料可以是单晶硅、非晶硅、多晶硅、锗和硅锗合金。例如，非晶硅利用底层转移厚度的硅材料作为模板可以有利地便于单晶硅的固相外延生长。可增加硅材料沉积的有效速率的另一个方法是用硅纳米颗粒(有利地非晶硅)喷射或涂覆表面，该硅纳米颗粒可以被热处理以利用底层转移厚度的硅材料作为模板来产生单晶硅。其可以被干施加或利用液体施加，其中液体将在随后处理过程中被除去。利用适当的处理如激光退火、快速热处理等，通过快速热退火液相步骤，多晶硅和其他材料还可以允许单晶再生长。其他外延工艺如PECVD或热CVD可以用来直接在层转移硅薄膜上生长单晶硅。在一种特定的具体实施方式中，增厚表面层(包括转移厚度的硅材料)可以从约50μm至约200μm变化。在其他具体实施方式中，可以使用丙硅烷物质来提供增厚材料，如在共同转让的并且由此结合于此作为参考的美国临时号60/822,473(代理人档案号18419-021600US)中所描述的那些。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

在一种特定的具体实施方式中，使用非晶硅层来增厚转移材料，以形成增厚材料层。在一种特定的具体实施方式中，利用纳米颗粒(例如，非晶硅、晶体硅、多晶硅、或这些的组合)的施加来沉积非晶硅层，该纳米颗粒在以后经受热处理以引起一片增厚材料的形成。可替换地，根据一种特定的具体实施方式，可以在低温下利用物理气相沉积或化学气相沉积(例如，等离子体增强的)来形成非晶硅层。在一种特定的具体实施方式中，将已沉积的非晶硅层保持在大于800℃的温度下以形成晶体硅。优选地，增厚材料具有所期望的与可分离基板材料相匹配的热膨胀系数。在另一种特定的具体实施方式中，使用硅烷或氯硅烷物质如SiCl₄、二氯硅烷、或三氯硅烷或其他适宜的组合等通过高温CVD来增厚转移材料。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

如图34所示，取决于具体实施方式，可以使总厚度材料层3405的第一部分掺杂有杂质以形成至少一个第一光伏电池处理的表面。在一种特定的具体实施方式中，可以在增厚步骤过程中原位掺杂、扩散、和/或利用离子束、等离子体浸没注入、或常规注入技术注入杂质。根据一种特定的具体实施方式，上述至少一个第一光伏电池表面包括杂质区域如P型和N型杂质以提供一个p-n结或多个p-n结。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

如图34所示，该方法形成第一接触层3401，该第一接触层3401覆盖增厚材料层的第一部分，而增厚材料层具有形成在其中的至少一个第一光伏电池表面。第一接触层可以由适宜的透明导电材料如ITO等制成。还可以使用其他材料。在一种优选的具体实施方式中，接触层被图案化以形成多个电极，其结合于每个第一光伏电池。如果从相反侧照射光伏电池，则接触部对于透射可以是不透光的并且优选为高度反射的，以通过使返回路径通过电池来有助于最大化和/或改善光收集效率。使表面具有某种结构以进一步优化效率也是众所周知的，其中通过在电池内将来自镜面的光转换成朗伯光以引起多次内反射，从而具有更好的总光吸收和转换。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

在一种特定的具体实施方式中，如图35所示，该方法还形成具有表面区域3503的第一平坦化介电层3501，其覆盖包括第一光伏电池的图案化接触层。介电层可以包括这样的材料如利用CVD工艺沉积的二氧化硅等。在一种特定的具体实施方式中，介电层基本上是光学透明的以允许电磁辐射横向通过一个介电层或多个介电层。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

如图36所示，该方法包括将载体构件3601附着于第一介电层的表面区域。在一种特定的具体实施方式中，载体构件可以由诸如玻璃、石英、聚合物、或塑性材料的材料制成。在一种特定的具体实施方式中，载体构件可以被永久地附着并用作光伏材料封装的一部分。可替换地，根据一种可替换的特定的具体实施方式，载体构件可以是临时的并可以被分开。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

参照图37，根据一种特定的具体实施方式，将支承构件基板与总厚度的材料分开3703，以暴露总厚度的材料的顶部区域3705。在一种特定的具体实施方式中，支承构件基板可以包括开口区域，其从支承构件基板的底部穿过该厚度的支承构件基板延伸到一部分表面区域。开口区域可以结合于流体驱动源(fluidic drive source)，例如，液体、气体、惰性气体。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

在一种特定的具体实施方式中，流体驱动源适合于能够在底部和表面区域部分之间的开口区域内产生压力梯度。即，压力梯度促进从支承构件基板除去总厚度的材料。仅举例来说，可以通过流体如液体、气体、蒸气、或其组合来提供压力梯度。在一种优选的具体实施方式中，除去步骤包括注入蚀刻剂流体，其引起总厚度的材料的分离。即，流体可以提供机械和/或化学影响以从支承构件基板除去总厚度的材料。结合于循环泵送蚀刻剂流体以将新的蚀刻剂装入分离层中，借助于共同作用的机械分离力，可以从支承构件基板完全分离总厚度的材料。取决于具体实施方式，开口区域可以是单个开口或多个开口，其在形式和结构上是机械的。在使用多个开口的具体实施方式中，根据一种特定的具体实施方式，可以通过多个空间分布的开口来提供流体，其中多个空间分布的开口形成为阵列、圆形、或其他对称配置。这样的空间分布可以促进均匀除去总厚度的材料，根据一种特定的具体实施方式其将被分离。在一种优选的具体实施方式中，支承构件基板，在被除去以后可重复用作支承构件基板。可替换地，在一种特定的具体实施方式中，支承构件基板可以包括机械装置，其促进覆盖的材料薄膜的除去。在这样的具体实施方式中，机械装置可以包括一个或多个销子、排出器(ejector)等。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

在一种特定的具体实施方式中，该方法还在总厚度的材料中形成至少一个第二处理的光伏电池表面。如所示，可以使总厚度材料的暴露的顶部区域3705掺杂有杂质以形成至少第二光伏电池表面。在一种特定的具体实施方式中，可以在增厚步骤过程中原位掺杂、扩散、和/或利用离子束、等离子体浸没注入、或常规注入技术注入杂质。还可以形成异质结以实现光伏效应。单晶/非晶硅异质结是一个实例。硅锗/硅异质结构双结电池是更复杂的光伏电池的另一个实例，其结合多个带隙子单元(sub-cell)以增强总的光到电能的转换效率。根据一种特定的具体实施方式，获得的光伏电池可以包括对于P型和N型杂质的杂质区域。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

在一种特定的具体实施方式中，如图38所示，该方法包括沉积第二接触层3801，该第二接触层3801覆盖增厚材料层的底部表面，其中增厚材料层具有形成在其中的至少一个第二光伏电池表面。第二接触层可以由适宜的透明导电材料如ITO等制成。还可以使用其他材料如高度反光材料，这取决于电池几何形状(cellgeometry)。在一种优选的具体实施方式中，第二接触层被图案化以形成多个第二电极，其结合于每个第二光伏电池。在一种特定的具体实施方式中，该方法还形成具有表面区域3805的第二平坦化介电层1203，其覆盖包括第二光伏电池的第二接触层。第二介电层可以包括这样的材料如利用CVD工艺沉积的二氧化硅等。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

还如图38所示，示出了根据本发明一种具体实施方式的光伏器件3800的一个实例的简图。该图仅是一个例示而不应该不适当地限制本文中权利要求的范围。本领域普通技术人员将明了许多变化、更改、以及替换。如所示，该光伏器件包括形成在第一正面区域(第一表面区域，first face region)中的至少一个第一光伏电池表面以及形成在半导体层的第二正面区域中的至少一个第二光伏电池表面。优选地，利用层转移方法来形成半导体层。这样的层转移方法描述在本说明书以及别处中。第一接触层覆盖第一光伏电池表面以提供耦合于每个第一光伏电池的多个第一电极。第二接触层覆盖半导体层的第二正面区域中的第二光伏电池表面，以提供耦合于每个第二光伏电池的多个第二电极。如所示，光伏器件被附着于至少一个第一载体构件，其由适宜的透明材料如玻璃、石英、聚合物、或塑料制成。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

上述步骤顺序提供了根据本发明一种具体实施方式的在半导体基板上制造光伏电池的方法。如所示，该方法使用以下步骤的组合，其中包括形成用于进一步加工成太阳能电池组件的光伏电池的一种方式。在一种特定的具体实施方式中，支承构件基板提供了用于一厚度半导体材料的可分离基板。优选地，支承构件是一种薄基板，其在整个加工过程中保持在总厚度的半导体材料上。在一种特定的具体实施方式中，支承构件是可重复使用的。根据一种特定的具体实施方式，可以选择性地除去和/或解理施主基板，同时将该厚度的半导体材料转移到另一个基板结构，例如，支承构件。还可以提供其他备选方案，其中增加一些步骤，取消一个或多个步骤，或以不同的顺序提供一个或多个步骤，而没有背离本文中权利要求的范围。本发明的其他具体实施方式可以参见整个本说明书以及尤其是下文。

图39是举例说明了根据本发明一种可替换具体实施方式的制造用于太阳能电池组件的太阳能电池的方法3900的简图。该方法可以总结如下：

1.提供(步骤3901)半导体基板，其具有表面区域、底部区域、以及确定厚度的材料，半导体基板可以是硅、锗、硅-锗合金、砷化镓、任何III/V族材料等；

2.形成解理平面(步骤3903)(包括许多颗粒、沉积材料、或这些的任何组合等)以限定第一厚度的硅材料(步骤3905)；

3.将第一厚度的材料转移到覆盖硅支承构件的可分离材料(步骤3907)；

4.形成第二厚度的材料，其覆盖第一厚度的材料以形成覆盖可分离材料的总厚度的材料(步骤3909)；

5.分离总厚度的材料(步骤3911)；

6.在部分总厚度的材料中形成光伏电池表面(步骤3913)；

7.将包括光伏电池的总厚度的材料附着于载体构件(步骤3915)；

8.进行其他处理(步骤3917)；

9.形成太阳能电池组件(步骤3919)，以及

10.结束。

上述步骤顺序提供了根据本发明一种具体实施方式的在半导体基板上制造光伏电池的方法。如所示，该方法使用以下步骤的组合，其中包括形成用于进一步加工成太阳能电池组件的光伏电池的一种方式。在一种特定的具体实施方式中，半导体基板提供了一厚度的半导体材料。另外，支承构件基板提供了薄基板，其在整个加工过程中保持在总厚度的半导体材料上。在一种特定的具体实施方式中，支承构件基板是可重复使用的。根据一种特定的具体实施方式，可以选择性地除去和/或解理施主基板，同时将该厚度的半导体材料转移到另一个基板结构，例如，支承构件基板。还可以提供其他备选方案，其中增加一些步骤，取消一个或多个步骤，或以不同的顺序提供一个或多个步骤，而没有背离本文中权利要求的范围。本方法的进一步详情可以参见整个本说明书以及尤其是下文。

图40至图48示出了根据本发明一种可替换具体实施方式的在层转移基板上制造用于太阳能电池组件的光伏电池的简化方法。这些图仅是实例，其不应该不适当地限制本文中权利要求的范围。本领域普通技术人员将明了其他变化、更改、以及替换。如所示，该方法包括提供半导体基板4000。半导体基板的实例可以包括硅、锗、合金如硅锗、III-V材料如砷化镓等。取决于具体实施方式，半导体基板可以由单一材料、或各种层的组合制成。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

在一种特定的具体实施方式中，如图40所示，半导体基板包括第一厚度的半导体材料4001和表面区域4003。在一种优选的具体实施方式中，半导体基板还包括解理平面4005，其限定了该厚度的半导体材料。第一厚度的半导体材料可以包括许多颗粒、沉积材料、或这些的任何组合等。在一种特定的具体实施方式中，第一厚度的半导体材料是晶体硅(例如，单晶硅)，其可以包括覆盖的外延硅层。在一种特定的具体实施方式中，硅表面区域4003可以具有氧化物如二氧化硅的薄层。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

参照图41，该方法将半导体基板的表面区域连接(4100)于支承构件基板4101。在一种特定的具体实施方式中，支承构件基板可以由适宜的材料制成。在一种优选的具体实施方式中，支承构件可以由与该厚度的材料类似的材料制成，该材料基本上是晶体的以匹配热和结晶特性。即，根据一种特定的具体实施方式，支承构件基板可以由硅片如单硅片、外延片或层转移硅(例如，在绝缘体基板上的层转移硅)制成。在可替换的具体实施方式中，支承构件基板可以由多层、复合材料、或其他材料形成。另外，根据一种特定的具体实施方式，支承构件基板还可以由介电材料(例如，玻璃或石英)或金属材料，包括这些的任何组合等形成。当然，可以有其他更改、变化、以及替换。

如所示，支承构件基板具有表面区域4103、底部4105、以及确定的厚度4107。在一种优选的具体实施方式中，支承构件的表面区域是由可粘结但可分离的材料表征的。在一种优选的具体实施方式中，表面区域是由低表面粗糙度但相对于表面材料更高的底层表面材料粗糙度表征的，其促进粘结但在其他条件下还是可分离的。在又一种优选的具体实施方式中，表面区域是由表面粗糙度表征的，其促进粘结但在其他条件下还是可分离的。在这种特定的具体实施方式中，在覆盖硅支承构件的氧化物材料上提供表面粗糙度。该氧化物材料具有约3埃RMS到约100埃RMS范围的表面粗糙度。要理解这些和其他粗糙度点是利用原子力显微镜(AFM)加以测量的，其中测量区域为约10微米×10微米。在又一种具体实施方式中，硅表面粗糙度可以具有以上提及的范围，而氧化物表面具有更平滑的表面以便于得到更完全粘结的表面。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

在可替换的具体实施方式中，表面粗糙度可以由多孔材料来提供。例如，多孔材料可以是硅，其是多孔的并且具有约10-1000nm和更小的平均孔径大小。还可以使用其他类型的多孔材料。在其他具体实施方式中，可分离材料可以是胶层，其是可分离的，或具有固有特性和/或空间特性的其他类型的材料，其促进粘结但却是可分离的。另一种可分离材料可以是一种这样的材料，其中高温处理，如在外延生长工艺步骤过程中，通过分离层中的相变或材料变化，可以降低粘结能，从而使得可以发生低温层转移，还进行支承构件的外延后分离。在一种特定的具体实施方式中，支承构件基板的表面区域将被连接或粘结于设置在施主基板上的表面区域4003。在此图等中使用了相同的参考标号，但并不用来限制本文中权利要求的范围。连接或粘结过程的进一步详情可以参见整个本具体说明书以及尤其是下文。

根据一种优选的具体实施方式，将每个这些基板粘结在一起以形成如图42所示的粘结基板结构4200。如所示，施主基板已被粘结于支承构件基板。优选地，对于更小基板尺寸如200mm或300mm直径的晶片，利用由Electronic Vision Group制造的EVG 850粘结工具或其他类似的方法来粘结基板。还可以使用其他类型的工具如由Karl Suss制造的那些工具。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。优选地，在支承构件基板和施主基板之间的粘结是临时的但是足够可靠的，以进行一个或多个高温处理步骤，但在其后步骤过程中可以被解除，其将在下文进一步描述。即，粘结是临时的并且可以被解除。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

因此，根据一种特定的具体实施方式，在粘结以后，使粘结基板结构经受第一热处理。在一种特定的具体实施方式中，第一热处理可以是烘烤处理，其中利用加热元件如耦合于操作基板的加热板。在一种可替换的具体实施方式中，第一热处理可以是烘烤处理，其中利用加热元件如耦合于施主基板的加热板。第一热处理提供了通过部分厚度施主基板和部分支承构件基板的温度梯度。另外，第一热处理使粘结基板结构保持在预定的温度和预定的时间。优选地，根据优选的具体实施方式，温度从约200或250℃至约400℃变化并且优选为约350℃，时间为约1小时左右，为了使硅施主基板和支承构件基板彼此永久地附着。取决于特定的用途，可以有其他变化、更改、以及替换。

在一种特定的具体实施方式中，利用低温热步骤将基板连接或熔合在一起。低温热处理通常可确保，注入颗粒不会对材料区域施加过大的应力，其可能会产生不受控的解理作用。在一种特定的具体实施方式中，低温粘结过程通过自粘结过程发生。

可替换地，可以使用各种其他低温技术以将施主基板表面区域连接于支承构件基板。例如，可以使用静电粘结技术以将两个基板连接在一起。尤其是，使一个或两个基板表面带有电荷以吸引到其他基板表面。另外，可以利用各种其他通常已知的技术，来使施主基板表面熔合于支承构件基板。当然，所使用的技术取决于用途。

参照图43，该方法包括利用在解理平面的选择部分提供的能量4301来引发解理过程，以使第一厚度的半导体材料与施主基板分开，而第一厚度的材料仍然连接于支承构件基板。取决于特定的具体实施方式，可以存在某些其他变化。例如，解理过程可以是受控的解理过程，其中利用扩展的解理前沿来选择性地从施主基板分离该厚度的材料，而使该厚度的材料仍然连接于支承构件基板。还可以使用可替换的解理技术。这样的技术包括但不限于称作加利福尼亚圣何塞Silicon Genesis Corporation的Nanocleave^TM方法、热释放诸如由法国Soitec SA的SmartCut^TM方法所使用的、以及多孔硅解理层诸如由日本东京Canon Inc.的Eltran^TM方法所使用的、任何类似的方法等的那些技术。根据一种特定的具体实施方式，该方法则除去4303施主基板的剩余部分4305，其已向支承构件基板提供第一厚度的材料。根据一种优选的具体实施方式，施主基板的剩余部分还可以用作另一个施主基板。

如图44所示，该方法还使获得的粘结结构经受表面处理过程4401。这样的表面处理过程可以包括等离子体活化、等离子体清洗或其组合，用于进一步处理。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

参照图45，该方法包括形成增厚表面层，其覆盖第一厚度的半导体材料以形成总厚度的材料3300。在一种特定的具体实施方式中，增厚表面层可以利用外延工艺和/或其他沉积工艺来形成。这些工艺可以包括等离子体增强的CVD(PECVD)、热CVD、光催化CVD、辉光放电CVD、热丝/催化CVD等。根据特定的具体实施方式，这些工艺可以直接地或与其他步骤如退火结合形成适宜的单晶硅或类似材料。仅举例来说，该材料可以是单晶硅、非晶硅、多晶硅、锗和硅锗合金。例如，非晶硅利用底层转移厚度的硅材料作为模板可以有利地便于单晶硅的固相外延生长。可增加硅材料沉积的有效速率的另一个方法是用硅纳米颗粒(有利地非晶硅)喷射或涂覆表面，该硅纳米颗粒可以被热处理以利用底层转移厚度的硅材料作为模板来产生单晶硅。其可以被干施加或利用液体施加，其中液体将在随后处理过程中被除去。利用适当的处理如激光退火、快速热处理等，通过快速热退火液相步骤，多晶硅和其他材料还可以允许单晶再生长。其他外延工艺如PECVD或热CVD可以用来直接在层转移硅薄膜上生长单晶硅。在一种特定的具体实施方式中，增厚表面层(包括转移厚度的硅材料)可以从约50μm至约200μm变化。在其他具体实施方式中，可以使用丙硅烷物质来提供增厚材料，如在共同转让的并且由此结合于此作为参考的美国临时号60/822,473(代理人档案号18419-021600US)中所描述的那些。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

在一种特定的具体实施方式中，使用非晶硅层来增厚转移材料。在一种特定的具体实施方式中，利用纳米颗粒(例如，非晶硅、晶体硅、多晶硅、或这些的组合)的施加来沉积非晶硅层，该纳米颗粒在以后经受热处理以引起一片增厚材料的形成。可替换地，根据一种特定的具体实施方式，可以在低温下利用物理气相沉积或化学气相沉积(例如，等离子体增强的)来形成非晶硅层。在一种特定的具体实施方式中，将已沉积的非晶硅层保持在大于800℃的温度下以形成晶体硅。在另一种特定的具体实施方式中，使用硅烷或氯硅烷物质如SiCl₄、二氯硅烷、或三氯硅烷通过高温CVD来增厚转移材料。优选地，总厚度的材料具有所期望的与支承构件基板材料相匹配的热膨胀系数。

参照图46，该方法包括从支承构件基板分开4601总厚度的材料。在一种特定的具体实施方式中，支承构件基板可以包括开口区域，其从支承构件基板的底部穿过该厚度的支承构件基板延伸到一部分表面区域。开口区域可以结合于流体驱动源。流体驱动源适合于能够在底部和部分表面区域之间的开口区域内产生压力梯度。即，压力梯度促进从支承构件基板除去总厚度的材料。仅举例来说，可以通过流体如液体、气体、蒸气、或其组合来提供压力梯度。在一种优选的具体实施方式中，除去步骤包括注入蚀刻剂流体，其引起总厚度的材料的分离。结合于循环泵送蚀刻剂流体以将新的蚀刻剂装入分离层中，借助于共同作用的机械分离力，可以从支承构件基板完全分离总厚度的材料。在一种优选的具体实施方式中，支承构件基板，在被除去以后，可以重复用作支承构件基板。可替换地，在一种特定的具体实施方式中，支承构件基板可以包括机械装置，其促进覆盖的材料薄膜的除去。在这样的具体实施方式中，机械装置可以包括一个或多个销子、排出器等。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

在一种特定的具体实施方式中，在从支承构件基板分离后的总厚度的材料可以用作器件制备例如光伏电池的薄基板。如图47所示，总厚度的材料具有第一表面区域4701、第二表面区域4703以及确定的厚度4705。在一种特定的具体实施方式中，至少在总厚度的材料中的第一表面区域附近掺杂有杂质以在确定的厚度范围内形成至少一个第一光伏电池。在一种特定的具体实施方式中，可以在增厚步骤过程中原位掺杂、扩散、和/或利用离子束、等离子体浸没注入、或常规注入技术注入杂质。还可以形成异质结以实现光伏效应。单晶/非晶硅异质结是一个实例。硅锗/硅异质结构双结电池是更复杂的光伏电池的另一个实例，其结合多个带隙子单元以增强总的光到电能的转换效率。根据一种特定的具体实施方式，获得的光伏电池包括杂质区域如P型和N型杂质以提供一个p-n结或多个p-n结。

参照图48，该方法包括形成第一接触层4801，该第一接触层4801覆盖增厚材料层的第一表面区域，其中增厚材料层具有至少一个形成在确定厚度内的第一表面附近的第一光伏电池表面。接触层可以由适宜的透明导电材料如ITO、高反射导体或其他适宜材料制成，这取决于光伏电池几何形状。还可以使用其他材料。在一种优选的具体实施方式中，第一接触层被图案化以形成许多电极，其结合于每个第一光伏电池。该方法还包括形成覆盖第一接触层和至少一个光伏电池的第一平坦化介电层4803。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

在一种优选的具体实施方式中，使第二表面区域掺杂有杂质以在确定的厚度范围内形成至少一个第二光伏电池。在一种特定的具体实施方式中，可以在增厚步骤过程中原位掺杂、扩散、和/或利用离子束、等离子体浸没注入、或常规注入技术注入杂质。根据一种特定的具体实施方式，第二光伏电池表面包括杂质区域如P型和N型杂质以提供一个p-n结或多个p-n结。

参照图49，该方法包括形成覆盖第二表面区域的第二接触层4901。第二接触层可以由适宜的透明导电材料如ITO、高反射导体或其他适宜材料制成，这取决于光伏电池几何形状。还可以使用其他材料。在一种优选的具体实施方式中，第二接触层被图案化以形成许多电极，其结合于每个第二光伏电池。该方法还包括形成具有表面区域4905的第二平坦化介电层4903，其覆盖第二接触层和至少一个第二光伏电池。第二介电层可以包括这样的材料如利用CVD工艺沉积的二氧化硅等。在一种特定的具体实施方式中，第二介电层基本上是光学透明的以允许电磁辐射横向通过一个介电层或多个介电层。示出了光伏电池结构4900的一个实例。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

参照图50，根据本发明的一种具体实施方式，该方法包括将光伏电池结构附着于载体构件5001。该载体构件可以由适宜的材料如塑料、玻璃(例如，浮法玻璃)、石英、或聚合物材料制成，其取决于用途。在一种特定的具体实施方式中，该载体构件可以被永久地附着并用作光伏电池封装的一部分。根据一种可替换的具体实施方式，该载体构件还可以是临时的并可以被分开。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

上述步骤顺序提供了根据本发明一种具体实施方式的在半导体基板上制造光伏电池的方法。如所示，该方法使用以下步骤的组合，其中包括形成用于进一步加工成太阳能电池组件的光伏电池的一种方式。在一种特定的具体实施方式中，支承构件基板提供了用于一厚度半导体材料的可分离基板。优选地，支承构件是一种薄基板，其在整个加工过程中保持在总厚度的半导体材料上。在一种特定的具体实施方式中，支承构件是可重复使用的。根据一种特定的具体实施方式，可以选择性地除去和/或解理施主基板，同时将该厚度的半导体材料转移到另一个基板结构，例如，支承构件。还可以提供其他备选方案，其中增加一些步骤、取消一个或多个步骤，或以不同的顺序提供一个或多个步骤，而没有背离本文中权利要求的范围。本发明的其他具体实施方式可以参见整个本说明书以及尤其是在下文。

图51示出了根据本发明又一种可替换具体实施方式的制造用于太阳能电池组件的太阳能电池的方法5100。该方法可以总结如下：

1提供半导体基板(步骤5101)，例如，硅、锗、硅-锗合金、砷化镓、任何III/V族材料等；

2.形成解理平面(步骤5103)以限定第一厚度的硅材料(步骤5105)；

3.将第一厚度的材料转移到载体构件基板(步骤5107)；

4.形成第二厚度的材料，其覆盖第一厚度的半导体材料，以形成总厚度的材料(步骤5109)；

5.在总厚度的材料的一侧形成至少一个第一光伏电池表面(步骤5111)；

6.当需要时，进行其他处理(步骤5113)；

11.结束(步骤5115)。

上述步骤顺序提供了根据本发明一种具体实施方式的在半导体基板上制造光伏电池的方法。如所示，该方法使用以下步骤的组合，其中包括形成用于进一步加工成太阳能电池组件的光伏电池的一种方式。在一种特定的具体实施方式中，半导体基板提供了一厚度的待转移的半导体材料。优选地，半导体基板是一种薄基板，其在整个加工过程中保持在总厚度的半导体材料上。在一种特定的具体实施方式中，半导体基板是可重复使用的。根据一种特定的具体实施方式，可以选择性地除去和/或解理施主基板，同时将该厚度的半导体材料转移到另一个基板结构，例如，载体构件。还可以提供其他备选方案，其中增加一些步骤、取消一个或多个步骤，或以不同的顺序提供一个或多个步骤，而没有背离本文中权利要求的范围。本方法的进一步详情可以参见整个本说明书以及尤其是下文。

图52至图58示出了根据本发明一种具体实施方式的在层转移基板上制造光伏电池的简化方法。这些图仅是实施例，其不应该不适当地限制本文中权利要求的范围。本领域普通技术人员将明了其他变化、更改、以及替换。如所示，该方法包括提供半导体基板或施主基板5200。半导体基板的实例可以包括硅、锗、合金如硅锗、III-V材料如砷化镓等。取决于具体实施方式，半导体基板可以由单一材料、或各种层的组合制成。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

在一种特定的具体实施方式中，半导体基板包括第一厚度的材料5201、表面区域5203、以及厚度5207。在一种优选的具体实施方式中，半导体基板还包括解理平面5205，其限定了第一厚度的半导体材料。第一厚度的材料可以包括许多颗粒、沉积材料、或这些的任何组合等。在一种特定的具体实施方式中，第一厚度的半导体材料是晶体硅(例如，单晶硅)，其可以包括覆盖的外延硅层。在一种特定的具体实施方式中，硅表面区域5203可以具有氧化物如二氧化硅的薄层。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

取决于具体实施方式，可以利用各种技术来形成解理区域。即，可以利用注入颗粒、沉积层、扩散材料、图案化区域、以及其他技术的任何适宜的组合来形成解理区域。在一种特定的具体实施方式中，该方法利用注入方法引入某些高能粒子穿过半导体基板(其可以称作施主基板)的表面区域至所选定的深度，其限定第一厚度的半导体材料区域，称作材料“薄膜”。根据一种特定的具体实施方式，可以使用各种技术以将高能粒子注入单晶硅片。这些技术包括利用例如由诸如Applied Materials，Inc.等公司制造的射束线离子注入设备的离子注入。可替换地，根据一种特定的具体实施方式，可以利用等离子体浸没离子注入(“PIII”)技术、离子簇射来进行注入，以及其他质量和非质量比技术可以特别有效地用于更大的表面区域。还可以使用上述技术的组合。当然，所使用的技术取决于用途。

有效地，注入颗粒在所选定的深度沿着平行于基板顶面的平面增加应力或减少断裂能。该能量部分地取决于注入物质和条件。这些粒子会在所选定的深度降低基板的断裂能水平。这允许在所选定的深度沿着注入平面的受控解理。注入可以在这样的条件下发生，以致在所有内部位置的基板的能态不足以在基板材料中引发不可逆断裂(即，分离或解理)。然而，应当注意到，注入确实通常会在基板中引起一定量的缺陷(例如，微缺陷)，其通常可以至少部分地通过其后的热处理，例如，加温退火或快速加温退火加以修复。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

参照图53，该方法将半导体基板的表面区域连接(5300)于载体构件5301。在一种特定的具体实施方式中，载体构件可以由适宜的材料如玻璃、石英或浮法玻璃制成。在可替换的具体实施方式中，载体构件可以由聚合物材料或塑性材料制成，其取决于用途。在一种优选的具体实施方式中，载体构件由玻璃制成，该玻璃是由在600-700℃范围的温度下的稳定结构表征的。根据一种特定的具体实施方式，载体构件可以是大面积的基板。当然，可以有其他更改、变化、以及替换。

如所示，载体构件具有表面区域5303、底部5305、以及确定的厚度5307。在一种优选的具体实施方式中，表面区域是由低表面粗糙度但相对于表面材料更高的底层表面材料粗糙度表征的，其促进粘结但在其他条件下还是可分离的。在又一种优选的具体实施方式中，表面区域是由表面粗糙度表征的，其促进粘结但在其他条件下还是可分离的。在这种特定的具体实施方式中，在覆盖硅支承构件的氧化物材料上提供表面粗糙度。该氧化物材料具有约3埃RMS到约100埃RMS范围的表面粗糙度。要理解这些和其他粗糙度点是利用原子力显微镜(AFM)加以测量的，其中测量区域为约10微米×10微米。在又一种具体实施方式中，硅表面粗糙度可以具有以上提及的范围，而氧化物表面具有更平滑的表面以便于得到更完全粘结的表面。在可替换的具体实施方式中，表面粗糙度可以由多孔材料来提供。例如，多孔材料可以是硅，其是多孔的并且具有约10-1000nm和更小的平均孔径大小。还可以使用其他类型的多孔材料。在其他具体实施方式中，可分离材料可以是胶层，其是可分离的，或具有固有特性和/或空间特性的其他类型的材料，其促进粘结但却是可分离的。另一种可分离材料可以是一种这样的材料，其中高温处理，如在外延生长工艺步骤过程中，通过分离层中的相变或材料变化，可以降低粘结能，从而使得可以发生低温层转移，还进行支承构件的外延后分离。在一种特定的具体实施方式中，载体构件的表面区域将被连接或粘结于设置在施主基板2600上的表面区域2603。在此图等中使用了相同的参考标号，但并不用来限制本文中权利要求的范围。连接或粘结过程的进一步详情可以参见整个本具体说明书以及尤其是下文。

在一种特定的具体实施方式中，在可选的等离子体活化过程以后，通过连接施主基板和载体构件的表面来进行粘结过程。可选的等离子体活化过程取决于所使用的基板。这样的等离子体活化过程可以清洗或活化基板的表面区域。例如，在硅基板中，可以例如在20℃至40℃范围的温度下利用含氮等离子体来提供等离子体活化过程。优选地，在由加利福尼亚圣何塞的Silicon Genesis Corporation制造的双频率等离子体活化系统中进行等离子体活化过程。当然，可以有其他变化、更改以及替换，其已在本文中以及在本说明书以外进行了描述。

如图54所示，根据一种优选的具体实施方式，将施主基板和载体构件粘结在一起以形成粘结基板结构5400。如所示，施主基板已被粘结于载体构件。优选地，对于更小基板尺寸如200mm或300mm直径的晶片，利用由Electronic Vision Group制造的EVG 850粘结工具或其他类似的方法来粘结施主基板和载体构件。还可以使用其他类型的工具如由Karl Suss制造的那些工具。优选地，载体构件被永久地附着于施主基板并且可以用作光伏器件封装的一部分。可替换地，根据一种可替换的具体实施方式，载体构件可以被临时地附着于施主基板并且可以被分开。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

因此，根据一种特定的具体实施方式，在粘结以后，使粘结基板结构经受第一热处理。在一种特定的具体实施方式中，第一热处理可以是烘烤处理，其中使用加热元件如耦合于载体构件的加热板。在一种可替换的具体实施方式中，第一热处理可以是烘烤处理，其中使用加热元件如耦合于施主基板的加热板。第一热处理提供了通过部分厚度施主基板和部分载体构件的温度梯度。另外，第一热处理使粘结基板结构保持在预定的温度和预定的时间。优选地，根据优选的具体实施方式，温度从约200或250℃至约400℃变化，并且优选为约350℃，时间为约1小时左右，为了使硅施主基板和载体构件彼此永久地附着。取决于特定的用途，可以有其他变化、更改、以及替换。

在一种特定的具体实施方式中，利用低温热步骤将施主基板和载体构件连接或熔合在一起。低温热处理通常可确保，注入颗粒不会对材料区域施加过大的应力，其可能会产生不受控的解理作用。在一种特定的具体实施方式中，低温粘结过程通过自粘结过程发生。

可替换地，可以使用各种其他低温技术以将施主基板表面区域连接于载体构件。例如，可以使用静电粘结技术。尤其是，使一个或两个基板表面带有电荷以吸引到其他基板表面。另外，可以利用各种其他通常已知的技术来使施主基板表面熔合于载体构件。当然，所使用的技术取决于用途。

再次参照图54，该方法包括利用在解理平面的选择部分提供的能量5401来引发解理过程，以使第一厚度的半导体材料与施主基板分开，而使第一厚度的材料仍然连接于载体构件。取决于特定的具体实施方式，可以存在某些其他变化。例如，解理过程可以是受控的解理过程，其中利用扩展的解理前沿来选择性地从施主基板分离第一厚度的半导体材料，而使第一厚度的半导体材料仍然连接于载体构件。还可以使用可替换的解理技术。这样的技术包括但不限于称作加利福尼亚圣何塞Silicon Genesis Corporation的Nanocleave^TM方法、热释放诸如由法国Soitec SA的SmartCut^TM方法所使用的、以及多孔硅解理层诸如由日本东京Canon Inc.的Eltran^TM方法所使用的、任何类似的方法等的那些技术。根据一种特定的具体实施方式，该方法则除去施主基板的剩余部分，其已向载体构件提供第一厚度的半导体材料。根据一种优选的具体实施方式，施主基板2805的剩余部分可以用作另一个施主基板。

如图55所示，该方法提供了获得的粘结结构5500。该获得的粘结结构包括覆盖的一厚度的半导体材料，其具有表面区域5503。在一种特定的具体实施方式中，该方法可以进一步使获得的粘结结构经受粘结处理5501以在该厚度的半导体材料和载体构件之间形成基本上永久的粘结。在一种优选的具体实施方式中，粘结处理包括热处理。热处理可以是适当的快速热处理、利用激光辐照的快速热处理等。在一种特定的具体实施方式中，热处理包括利用光源(例如，单色光源、闪光灯光源、或其他适宜的光源)来辐照获得的粘结结构。在某些其他具体实施方式中，还可以从施主基板分开载体构件。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

如图55所示，该方法还使获得的粘结结构经受表面处理过程5501。这样的表面处理过程可以包括等离子体清洗过程、等离子体活化过程、蚀刻步骤、抛光步骤或其组合，这取决于具体实施方式。在一种特定的具体实施方式中，表面处理过程可提供所期望的表面特性以利用沉积和/或成形方法来增厚转移的材料。例如，解理后表面可以具有有限粗糙度的一层，该层具有一些有缺陷的材料，其应该被除去以优化外延膜质量。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

参照图56，该方法包括沉积增厚表面层以形成总厚度的材料5601，其覆盖载体构件。在一种特定的具体实施方式中，增厚表面层可以利用外延工艺和/或其他沉积工艺来形成。这些工艺可以包括等离子体增强的CVD(PECVD)、热CVD、光催化CVD、辉光放电CVD、热丝/催化CVD等。根据特定的具体实施方式，这些工艺可以直接地或与其他步骤如退火结合形成适宜的单晶硅或类似材料。仅举例来说，该材料可以是单晶硅、非晶硅、多晶硅、锗和硅锗合金。例如，非晶硅利用底层转移厚度的硅材料作为模板可以有利地便于单晶硅的固相外延生长。可增加硅材料沉积的有效速率的另一个方法是用硅纳米颗粒(有利地非晶硅)喷射或涂覆表面，该硅纳米颗粒可以被热处理以利用底层转移厚度的硅材料作为模板来产生单晶硅。其可以被干施加或利用液体施加，其中液体将在随后处理过程中被除去。利用适当的处理如激光退火、快速热处理等，通过快速热退火液相步骤，多晶硅和其他材料还可以允许单晶再生长。其他外延工艺如PECVD或热CVD可以用来直接在层转移硅薄膜上生长单晶硅。在一种特定的具体实施方式中，总厚度的材料可以从约50μm至约200μm变化。在其他具体实施方式中，可以使用丙硅烷物质来提供增厚材料，如在共同转让的并且由此结合于此作为参考的美国临时号60/822,473(代理人档案号18914-021600US)中所描述的那些。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

在一种特定的具体实施方式中，利用非晶硅层来增厚转移材料。在一种特定的具体实施方式中，利用纳米颗粒(例如，非晶硅、晶体硅、多晶硅、或这些的组合)的施加来沉积非晶硅层，该纳米颗粒在以后经受热处理以引起一片增厚材料的形成。可替换地，根据一种特定的具体实施方式，可以在低温下利用物理气相沉积或化学气相沉积(例如，等离子体增强的)来形成非晶硅层。在一种特定的具体实施方式中，将已沉积的非晶硅层保持在大于800℃的温度下以形成晶体硅。优选地，总厚度的材料具有所期望的与载体构件相匹配的热膨胀系数。在另一种特定的具体实施方式中，使用硅烷或氯硅烷物质如SiCl₄、二氯硅烷、或三氯硅烷、包括其组合等通过高温CVD来增厚转移材料。

取决于具体实施方式，可以使总厚度的材料掺杂有杂质以在厚度范围内形成至少一个光伏电池。在一种特定的具体实施方式中，可以在增厚步骤过程中原位掺杂、扩散、和/或利用离子束、等离子体浸没注入、或常规注入技术注入杂质。根据一种特定的具体实施方式，光伏电池结构包括杂质区域如P型和N型杂质以提供一个p-n结或多个p-n结。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

如图57所示，该方法形成接触层5701，该接触层5701覆盖总厚度的材料，其中总厚度的材料具有形成在其中的至少一个光伏电池结构。接触层可以由适宜的透明导电材料如ITO等制成。还可以使用其他材料。在一种优选的具体实施方式中，接触层被图案化以形成多个电极，其结合于每个光伏电池。如果从相反侧照射光伏电池，则接触部对于透射可以是不透光的并且优选为高度反射的，以通过使返回路径通过电池来有助于最大化光收集效率。使表面具有某种结构以进一步优化效率也是众所周知的，其中通过在电池内将来自镜面的光转换成朗伯光以引起多次内反射，从而具有更好的总光吸收和转换。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

在一种特定的具体实施方式中，如图58所示，该方法还形成具有表面区域5803的平坦化介电层5801，其覆盖包括至少一个光伏电池的图案化接触层。介电层可以包括这样的材料如利用CVD工艺沉积的二氧化硅等。在一种特定的具体实施方式中，介电层基本上是光学透明的以允许电磁辐射横向通过一个介电层或多个介电层。图58示出了简化的光伏电池结构5800。当然，可以有其他变化、更改、以及替换。

虽然上述是特定的具体实施方式的完全描述，但可以使用各种更改、可替换结构以及等效替换。虽然利用所选的步骤顺序对上述进行了描述，但可以使用所描述步骤的任何要素的任何组合等。另外，取决于具体实施方式，可以结合和/或取消某些步骤。此外，根据可替换的具体实施方式，可以利用共注入氦和氢离子来代替氢粒子，以便于形成具有改善剂量和/或解理性能的解理平面。在某些具体实施方式中，可以将支持基板施用于每个基板，包括操作和施主基板。在可替换的具体实施方式中，还可以在透明材料的表面或其他区域上提供涂层。

另外，根据一种特定的具体实施方式，一对操作基板可以结合在一起，其中在工艺过程中背面彼此接触以保持背面不经受任何沉积和/或蚀刻过程。可替换地，根据一种特定的具体实施方式，每个操作基板可以暴露背面和正面(具有或没有层转移种子材料)以便于背面和正面表面的沉积和/或蚀刻。在一种优选的具体实施方式中，在900℃和更低或更优选为750℃和更低的温度下进行沉积方法，以防止对玻璃操作基板的损伤。因此，以上描述和说明不应该看作是限制由所附权利要求所限定的本发明的范围。

Claims

1.一种用于制造光伏电池的方法，所述方法包括：

提供半导体基板，所述半导体基板具有表面区域、解理区域以及在所述表面区域和所述解理区域之间待除去的第一厚度的材料；

将所述半导体基板的所述表面区域结合于光学透明基板的第一表面区域，所述光学透明基板包括所述第一表面区域和第二表面区域；

解理所述半导体基板以从所述半导体基板除去所述第一厚度的材料，而所述表面区域仍然结合于所述第一表面区域，以引起解理的表面区域的形成；以及

形成第二厚度的半导体材料，所述第二厚度的半导体材料覆盖所述解理的表面区域以形成所获得厚度的半导体材料。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括，在将所述表面区域结合于所述第一表面区域之前，使所述解理的表面区域经受等离子体以从所述解理的表面区域除去一部分氢损伤层或活化所述表面区域和所述第一表面区域。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，用于形成所述第二厚度的半导体材料的工艺选自等离子体沉积工艺、固相外延工艺、以及制图外延工艺。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述形成所述第二厚度的半导体材料包括形成非晶硅层。

5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括结晶所述非晶硅层。

6.一种光伏电池器件，包括：

光学透明基板，所述光学透明基板包括第一表面和第二表面；

第一厚度的材料，所述第一厚度的材料具有第一表面区域和第二表面区域，所述表面区域覆盖所述光学透明基板的所述第一表面；

光耦合材料，所述光耦合材料提供在所述厚度的材料的所述第一表面区域和所述光学透明材料的所述第一表面之间；

以及

第二厚度的半导体材料，所述第二厚度的半导体材料覆盖所述第二表面区域以形成所获得厚度的半导体材料。

7.根据权利要求6所述的器件，其中，所述光耦合材料包括氧化锡、铟锡氧化物、氧化锌、或二氧化钛。

8.根据权利要求6所述的器件，其中，所述第一厚度的半导体材料包括单晶硅材料。

9.根据权利要求6所述的器件，其中，所述光学透明材料包括玻璃基板、石英基板、或塑料基板。

10.根据权利要求6所述的器件，进一步包括覆盖所述第二厚度的半导体材料的背面覆盖层。

11.一种制造用于光伏材料的基板的方法，所述方法包括：

提供施主基板，所述施主基板包括解理区域、表面区域、以及限定在所述解理区域和所述表面区域之间的第一厚度的硅材料；

将所述第一厚度的硅材料转移到操作基板的操作基板表面区域，以使在所述解理区域附近范围内的一部分所述施主基板分开，并使所述表面区域结合到所述操作基板的所述操作基板表面区域，以引起覆盖所述第一厚度的硅材料的解理的表面区域的形成；

将包括硅烷物质的气体供给到反应室中；

使用选自包括辉光放电、等离子体、光增强的、或热CVD工艺中的一种或多种的工艺在所述反应室内利用所述硅烷物质以在所述操作基板的所述操作基板表面区域上产生硅沉积条件；以及

利用所述硅烷物质，形成第二厚度的材料，所述第二厚度的材料覆盖所述第一厚度的硅材料。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述形成所述第二厚度的材料被保持在约650℃或更低范围的温度下。

13.根据权利要求11所述的方法，进一步包括重复所述供给、利用、形成、以及处理过程，以进一步增加所述第二厚度的材料的厚度。

14.根据权利要求11所述的方法，进一步包括使所述解理的表面区域经受清洗过程。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述清洗过程包括暴露于等离子体。

16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述清洗过程包括暴露于湿清洗过程。

17.一种制造用于光伏材料的基板的方法，所述方法包括：

提供施主基板，所述施主基板包括解理区域、表面区域、以及限定在所述解理区域和所述表面区域之间的第一厚度的硅或锗材料；

将所述第一厚度的硅或锗材料转移到操作基板的操作基板表面区域，以使在所述解理区域附近范围内的一部分所述施主基板分开，并使所述表面区域结合到所述操作基板的所述操作基板表面区域，以引起覆盖所述第一厚度的硅或锗材料的解理的表面区域的形成；

将包括硅烷和/或锗烷物质的气体供给到反应室中；以及

利用至少选自辉光放电、等离子体、光增强的或热CVD的工艺和硅烷和/或锗烷物质来沉积材料，所述材料覆盖所述解理的表面，从而以等于或大于或小于所述材料的固相外延再生长率的沉积速率增厚所述第一厚度的硅或锗材料，以结晶覆盖所述第一厚度的硅或锗材料的所述材料。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述沉积所述材料在约650℃和更低的温度下发生。

19.根据权利要求17所述的方法，进一步包括在沉积所述材料之前通过制图外延法来形成种子层。

20.根据权利要求17所述的方法，其中，所述硅烷物质包括丙硅烷、乙硅烷、二氯硅烷、三氯硅烷、或甲硅烷。

21.根据权利要求17所述的方法，其中，所述锗烷物质包括锗烷(GeH₄)或乙锗烷(Ge₂H₆)。

22.根据权利要求17所述的方法，其中，所述沉积所述硅烷和/或锗烷物质包括一种或多种掺杂气体以形成P和N结区域。

23.根据权利要求17所述的方法，进一步包括在所述操作基板的背面区域上同时沉积第二硅材料以在所述操作基板表面区域和所述操作基板的所述背面上形成第一光伏区域，从而分别在所述操作基板表面区域上形成第一光伏材料并在所述操作基板的所述背面上形成第二光伏材料。

24.一种光伏器件，包括：

操作基板，所述操作基板包括操作基板表面区域；

界面材料，所述界面材料覆盖所述操作基板表面区域；

层转移薄膜，所述层转移薄膜覆盖所述界面材料；以及

沉积厚度的单晶硅或单晶锗材料，其中具有一个或多个缺陷。

25.根据权利要求24所述的器件，其中，所述沉积厚度的单晶硅或单晶锗具有覆盖所述层转移薄膜的P型材料和覆盖所述P型材料的N型材料。

26.根据权利要求25所述的器件，其中，所述P型材料包括P+型材料。

27.根据权利要求24所述的器件，其中，所述沉积厚度的单晶硅或单晶锗具有覆盖所述层转移薄膜的N型材料和覆盖所述N型材料的P型材料。

28.一种用于制造供一个或多个太阳能电池组件使用的太阳能电池的方法，所述方法包括：

提供支承构件，所述支承构件具有表面区域、底部、以及在所述表面区域和所述底部之间的确定的厚度；

形成可分离材料，所述可分离材料覆盖所述支承构件的所述表面区域；

从覆盖所述可分离材料的第一施主基板转移第一厚度的半导体材料，以形成覆盖所述可分离材料的所述第一厚度的转移材料，所述可分离材料覆盖所述支承构件；

形成第二厚度的半导体材料，所述第二厚度的半导体材料覆盖所述第一厚度的转移材料，以形成覆盖所述可分离材料的总厚度的材料；

从所述可分离材料分离所述总厚度的材料以从所述可分离材料分开所述总厚度的材料；以及

在所述总厚度的材料的一个或多个部分上形成一个或多个光伏器件。

29.根据权利要求28所述的方法，其中，所述支承构件是由第一热膨胀系数表征的，所述第一热膨胀系数基本上与表征所述第一施主基板的第二热膨胀系数相匹配。

30.根据权利要求28所述的方法，其中，所述表面区域是由表面粗糙度和覆盖的氧化物层表征的。

31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述表面粗糙度是由至少一种多孔材料提供的。

32.根据权利要求28所述的方法，其中，所述硅支承构件包括开口区域，所述开口区域从所述支承构件的所述底部穿过所述厚度的所述支承构件延伸到一部分所述表面区域，所述开口区域结合于流体驱动源，所述流体驱动源能够在所述底部和所述部分的所述表面区域之间的所述开口区域内产生压力梯度。

33.根据权利要求32所述的方法，其中，所述压力梯度是由流体提供的并且促进从所述可分离材料除去所述总厚度。

34.根据权利要求33所述的方法，其中，所述流体是对所述可分离材料的蚀刻剂。

35.根据权利要求28所述的方法，其中，所述解理包括用于从一部分所述可分离材料除去一部分所述总厚度的引发过程以及用于继续从所述可分离材料分开所述总厚度的扩展过程。

36.根据权利要求28所述的方法，其中，所述形成所述第二厚度包括沉积外延硅材料。

37.根据权利要求28所述的方法，其中，所述硅支承构件是可重复使用的。

38.根据权利要求28所述的方法，其中，所述可分离材料包括表面粗糙度和覆盖的介电材料。

39.根据权利要求28所述的方法，进一步包括在所述总厚度的材料的一个或多个部分上形成一个或多个光伏器件。

40.根据权利要求28所述的方法，其中，所述总厚度是由200微米和更小的尺寸表征的。

41.一种用于制造太阳能电池的系统，所述系统包括：

支承构件，所述支承构件具有表面区域、底部、以及在所述表面区域和所述底部之间的确定的厚度；

一个或多个开口，所述一个或多个开口以一空间构造被提供在所述支承构件的所述表面区域上；

流体源，所述流体源结合于所述一个或多个开口，所述流体源适合于通过在所述支承构件的所述表面区域上的所述一个或多个开口提供流体；

可分离材料，所述可分离材料覆盖所述支承构件的表面区域；以及

第一厚度的半导体材料，所述第一厚度的半导体材料覆盖所述可分离材料以形成覆盖所述可分离材料的第一厚度的转移材料，所述可分离材料覆盖所述支承构件。