CN102037156B - 太阳能电池的基板和其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的多个方面包括用于在基板上沉积硅的方法。在某些实施例中，所述方法包括以足以将所述硅沉积在所述基板上的方式来将包含硅的基板暴露于卤代硅烷。在某些实施例中，所述方法包括提供基板、一或多个气体源以及反应容器，所述反应容器与所述基板和所述一或多个气体源流体连通。在某些实施例中，所述基板是可经受纯化法来处理的低级或冶金级硅。在某些实施例中，反应容器是包括移动床(诸如，包含硅的流化床)的粒子床反应容器，并且所述气体包括卤化物。

Description

太阳能电池的基板和其生产方法
相关申请
本申请要求2008年3月5日提交的美国临时申请第61/034,103号的权益，该申请以引用方式并入本文。
技术领域
本发明提供一种生产硅膜的制造方法，所述硅膜可以直接用于制造比当前所用的高级晶体硅晶片便宜的高效太阳能电池。
背景技术
对于生产高效光电池(例如，太阳能电池)的需求在持续增加。太阳能电池是将入射光转换为横跨负荷的电流形式的电能的电子器件。具体来说，太阳能电池包括两个端子，该两个端子以这样的方式连接到负荷：当电池由恰当波长的光照射时，横跨这些端子产生直流电。
太阳能电池通常由200μm厚的高纯度晶体硅晶片制成。高纯度晶体硅为生产中涉及实质困难和能量的材料，因此相对昂贵。因此，已在尽力采用除了厚晶体硅晶片以外的材料来制作太阳能电池。例如，已探索了经由在各种表面上沉积包含CdTe、Cu(InGa)Se2或其合金中的一或多种物质的薄膜来生产太阳能电池的方法。然而，已发现，由于较低的效率、制造中的限制、寿命、有毒组分或有限可用性的缘故，由除了高纯度晶体硅以外的材料制作的太阳能电池在实现工业化中遇到了难题。
本发明提供一种生产硅膜的制造方法，所述硅膜可以直接用于制造比当前所用的高级晶体硅晶片便宜的高效太阳能电池。
发明内容
本发明的多个方面包括用于在基板上沉积硅的方法。在某些实施例中，所述方法包括用足以在基板上沉积硅的方式进行沉积或者使包含硅的基板与卤代硅烷接触。在某些实施例中，该方法包括提供基板、一或多个气体源以及反应容器，该反应容器与该基板和该一或多个气体源流体连通。在某些实施例中，该基板为低级或冶金级硅，其可以在硅沉积到基板上之前经受纯化处理。在某些实施例中，该反应容器包括流化床，因此，可以称为流化床反应容器。在某些实施例中，该反应容器包括包含硅的流化床，并且该气体包括卤化物。
因此，在某些实施例中，该方法包括以使得卤代硅烷生产并且将其引导向含硅基板以使硅在这里沉积在基板上的方式来(例如)在约1个大气压(atm)下将卤化物气体从气体源引导入含硅流化床。在某些实施例中，该方法进一步包括在基板上共同沉积一或多种掺杂剂，例如，P型或N型掺杂剂。在本发明的其他方面中，本文还提供由此产生的基板及其在太阳能电池的制造中的用途。
附图说明
根据惯例，附图的各种特征可以不按比例绘制。相反，各种特征的尺寸可以为了清晰度而任意地扩大或缩小。附图中包括的是以下各图：
图1图示本发明用于将硅沉积在基板上的方法的实施例；
图2图示用于生产包括沉积于其上的硅的基板的六个反应容器的系统的实施例；
图3图示用于生产包括沉积于其上的硅的基板的三个反应容器的系统的另一实施例；
图4图示包含反应床的连续馈送反应容器的实施例；以及
图5图示连续馈送反应容器的实施例，其中该反应容器不包含反应床。
在进一步描述本技术之前，应了解，本发明并不限于所述的具体实施例，同样地可以理所当然的变化。还应理解，本文中所使用的术语仅出于描述具体实施例的目的，而并不旨在限制。除非另行定义，否则本文所使用的所有科技术语具有与本发明所属领域的技术人员通常理解的含义相同的含义。
在提供了值的范围的情况下，应理解，在该范围的上限与下限之间的各居中值(除非本文另有明确指示，否则表示包括该下限的十分之一单位的值)和该所述范围中的任何其他所述值或居中值都涵盖在本发明之内。这些较小范围的上限与下限可以独立地包括在较小范围中，并且也涵盖在本发明之内，受到所述范围中的任何明确地排除限制。在所述范围包括一个或两个限制的情况下，排除那些所包括限制中的一者或两者的范围也包括在本发明中。
本申请中引用了各种公开、专利以及公开的专利申请。本申请中参考的这些公开、专利以及公开的专利申请的公开内容以引用方式全文并入本发明。本文中申请人对公开、专利或公开的专利申请的引用并非表示申请人承认所述公开、专利或公开的专利申请为现有技术。
必须注意，除非本文另有明确指示，否则如本文及所附权利要求书中所用，单数形式“一”和“该”包括多个所指物。因此，例如，提及的一种“太阳能电池或含硅基板”包括多种此类材料，并且提及的“该卤化物”包括提及的所属领域的技术人员已知的一或多种卤化物和其等效物，等等。应进一步注意，可以将权利要求书起草为排斥任何可选要素。同样地，此陈述旨在结合主张要素的详述或“否定性”限制的使用而用作使用如“单独地”、“仅”等此类排斥性术语的前置基础。
如所属领域的技术人员在阅读本发明后将显而易见，本文描述和图示的个别实施例中的每一个都具有分立元件和特征，所述分立元件和特征可以在不脱离本发明的范围或精神的情况下，与其他若干实施例中的任何实施例的特征容易地分离或组合。任何所述方法可以所述事件的顺序或以逻辑上可能的任何其他顺序来实施。
具体实施方式
本发明的多个方面包括用于在基板上沉积硅的方法。在某些实施例中，所述方法包括以足以将硅沉积在基板上的方式来允许卤代硅烷接触包含硅的基板。在某些实施例中，该方法包括提供基板、一或多个气体源以及粒子床反应容器，该粒子床反应容器与该基板和该一或多个气体源流体连通。在某些实施例中，该基板是可以在沉积于其上之前进行纯化处理的低级或冶金级硅。在某些实施例中，该粒子床反应容器包括移动床(诸如，包含硅的流化床)，并且该气体包括卤化物。因此，在某些实施例中，该方法包括以使得卤代硅烷产生并且引导向含硅基板以便在其上沉积的方式来将卤化物气体从气体源引导入含硅粒子床。在某些实施例中，该方法进一步包括用含硅基板来沉积一或多种掺杂剂，例如，P型或N型掺杂剂。在本发明的其他方面，本文还提供由此产生的基板和其在太阳能电池制造中的用途。
首先将描述用于将硅沉积到基板上的方法，随后描述通过此类方法产生的基板以及所述基板在太阳能电池生产中的代表性用途。
用于将硅沉积到基板上的方法
如上文概述，本发明的一方面涉及用于在基板表面上(或其层上)沉积硅的方法。因此，在某些实施例中，所述方法包括提供将在上面沉积硅的基板。具体来说，术语“基板”是指具有认为适于接收硅沉积的表面的任何类型的基体材料。例如，适当的基板可以包括基体材料，该基体材料具有允许或可经改性以允许纯硅或掺杂硅的有利成核和沉积的表面。
另外，术语“基板”不仅可指实际的基板，还可指在各种处理阶段期间或之后沉积到该基板上的材料，所述处理是基板在其制造、处理或使用期间(例如，在太阳能电池的生产中)可能经受的那些处理。例如，如将在下文中更详细地描述，在具体实施例中，术语“基板”是指在太阳能电池或包含太阳能电池的较大系统的制造中适于用作基体的任何类型的材料，其中该基体经构造以用于接收沉积材料(例如，硅)并且用于制造成一或多个太阳能电池。因此，基板可以具有任何适当的大小和任何适当的形状，并且在某些实施例中，该基板可以包括导电材料以使得该基板导电。
此外，在基板(例如，包含多个层的基板)的描述中，有时会提及“上”层、“顶”层、“下”层和/或“底”层。通常，“上”层是指在先前层(例如，描述为下层的层)之后沉积的一层。并非想要通过此术语来提出必须有必要地使位于“下”层之上的“上”层以远离地心的普通意义来进行沉积。类似地，当提及在基板或基板层的“顶上”或“之上”沉积时，其含义为，将沉积材料添加于先前已添加的材料的基板侧。并没有暗示材料以流向地心的普通意义向下流动来进行沉积。同样没有暗示如果将A层描述为在B层“之上”，则在A层与B层之间不存在其他材料。
在某些实施例中，根据本发明来使用的基板包括相对于硅(诸如，将沉积于该基板上的硅)来说为惰性的高温材料。基板可以包括严密匹配硅的热机械特性的材料，例如，该基板可以具有与硅相同或类似的热膨胀系数。在某些实施例中，该基板包括能够接收在高温下将在上面沉积或者结晶而不破裂或引入应力的硅膜的材料。具体来说，在某些实施例中，由一种材料并且以可将其从室温加热到接近于硅熔点的温度或从接近于硅熔点的温度冷却到室温并且反之亦然的方式来制造基板。
在某些实施例中，该基板本身可以由硅或二氧化硅(SiO2)如低成本硅(例如，冶金级硅或高级冶金级硅)组成。例如，硅基板也可包括含硅化合物，诸如：Si3N4、SiOyNx(例如，SiON2)或MxSiO3(其中M表示诸如钙、镁、镧系或其混合物的金属，并且y和x为整数)。硅基板可以进一步包括硅加上一或多种氟化物或氟氧化物，例如，NaF、CaF2、SrF2、或LaF3、LaOF、SiO2以及或其组合。在某些实施例中，该基板(例如，低成本和/或冶金级硅基板)可以包括约10％到约100％的硅，并且可以通过任何已知的方法来制造。
具体来说，可以由硅锭、硅晶片、硅片、硅板、硅带或硅粒子集合来制造、生长、铸造和/或切削出硅基板。例如，可以由可压碎和/或压紧和/或烧结和/或熔化和/或拼接在一起的低级或高级冶金硅(例如，1mm或更小尺寸)的粒子集合来制造，以使得它们形成固态基板表面。所述粒子可以独立地烧结在一起，或可以与一或多种其他相容材料(例如，呈另一相的材料)混合。
例如，可以对冶金级硅的粒子进行处理或与一或多种额外的材料混合以形成包含具有中间体扩散障碍的表面的基板。中间体扩散障碍可充当电荷、光子等的反射障碍，和/或可充当导电障碍。因此，中间体扩散障碍可以用作背面场形成层(BSF)，并且可以起到保护待沉积硅以免基板中发现的杂质向外扩散的作用。
可以通过任何适当的方法(诸如经由沉积，例如，通过在约1200摄氏度(℃)到约1400℃下的高温化学汽相沉积(CVD)等)来产生扩散障碍。因此，本发明的基板可以与氧反应以形成氧化物(例如，氧化)，或与氮或含氮化合物反应以形成氮化物和/或氮化硅，例如，SiO、SiO2、Si3N4、SiN4、SiON、SiAlON或其他过渡金属氮化物，或者与热膨胀系数可接近于硅的其他惰性、无污染材料反应，从而在基板上形成扩散障碍。以此方式，例如，经由氧化、氮化、高温CVD等可以使包括硅的扩散障碍沉积到基板上和/或与基板接触。
例如，在某些实施例中，硅粒子可以与SiO2(来自砂、凝胶、细粉或任何硅或二氧化硅前体)混合，然后可以形成为平板或瓦(包括弯曲的形状)，然后经加热以“硬化”，从而形成复合的Si-SiO2基体材料，该基体材料然后可以提供可以在上面生长硅核的良好成核系统。在其他实施例中，硅粒子可以用铝进行包覆或混合，例如，在低温下，可以形成约0.1毫米(mm)到10厘米(cm)厚(诸如，1mm到2cm厚)的类晶片形状，然后可以经加热和/或烧结以形成包括硅铝合金扩散障碍的基板，然后该基板可以抛光和/或用作可在上面沉积硅的基体。具体来说，可以将适当的基板在反应介质中加热以形成包括硅和铝的基板，诸如：AlN或SiAlN或SiAl氮氧化物，其完全反应以便形成胶状物和/或扩散障碍。另外，也可在基板表面上产生诸如硅化物、碳化物和/或氟化物的阻挡膜。
在某些实施例中，该基板(例如，低成本的冶金级硅基板或基板前体)可以经受处理，如纯化处理、抛光处理和/或改善将沉积在其表面上的硅(例如，多晶硅)的晶畴大小的处理。该处理可以在硅或包含硅的扩散障碍沉积到基板表面上之前、之后或期间进行。
例如，该基板可以经受一或多种纯化处理，诸如部分熔化和蒸发处理、涉及氧化该基板的至少一个表面的处理、涉及将该表面暴露于热力学槽的处理、刻蚀、酸浸、选择性蒸发处理、表面钝化和/或高级造渣处理(诸如，在颁予Sanjurjo等人的美国专利第4,612,179号和第4,828,814号中描述的处理，这些专利其全文以引用方式并入本文中)。例如，在某些实施例中，该处理可以(例如)为热处理，其中使用热量来在接近于将发生沉积的硅表面的区域中改善含硅基板的品质，诸如改善其结晶度和/或降低其杂质浓度。在某些实施例中，在基板表面上产生扩散障碍以前进行该处理。
该处理可以分一或多个步骤来进行。例如，该处理可以包括第一基板处理步骤，该步骤涉及(例如)在诸如约1100℃到约1410℃(例如，在Si熔点以下)的高温下向外扩散杂质，并且可以包括一或多个随后的处理步骤，这些步骤可以包括从基板表面移除杂质槽(例如，浸滤移除热化学槽)和/或产生扩散障碍和/或打开在扩散障碍中的通孔。
具体来说，在某些实施例中，将该基板加热到刚好低于硅熔点，然后将基板暴露于纯化剂，该纯化剂用作从基板(例如，硅基板)中提取杂质的杂质槽而不与下层材料(例如，基板的硅)反应。适当的纯化剂可以包括氧化硅、硅酸盐或以下卤化物：卤化锂、卤化钠、卤化钾、卤化镁、卤化锶、卤化钙或卤化钡，诸如SiO2、NaF、Na2SiO3或其适当的渣。
在某些实施例中，该处理包括在高温下进行的步骤，所述高温例如为高于1000℃到约1420℃的温度，诸如约1300℃到约1410℃，包括约1350℃到约1400℃。一旦经过处理，则基板可以通过任何适当的方法来冷却并且从杂质槽中分离。在某些实施例中，该处理(诸如，纯化处理)导致杂质(诸如，铁、铝、钙、铬、镍等)浓度降低，约90％到约99.99％，包括约98％到约99.999％。
如上所述，在某些实施例中，该基板经受表面改性，其中(例如)在基板已经受高级造渣纯化处理之后，在基板表面上产生扩散障碍。可以如上所述的任何适当方式来产生改性层，并且改性层可以导致在基板表面上产生氧化物层、氮化物层、氮化硅层、氧化物氮化物层或类似扩散障碍，这些层还可起到减少表面复合的作用。因此，在某些实施例中，一旦产生了扩散障碍，则可以在基板表面上的扩散障碍中制作小开孔，以便暴露下层基板的表面。
具体来说，在基板包括硅的情况下，可以在扩散障碍中制作开孔或通孔以便暴露在扩散障碍下方的基板区域(例如，裸硅区域)，从而增强硅在基板表面上的沉积且定制沉积物的形状和/或晶粒尺寸。例如，产生的通孔可以用作引导将沉积在表面上的硅晶体的生长的成核中心。
所述开孔可以具有任何适当的形状，并且可以具有任何适当的大小。例如，所述开孔可以为规则或不规则的方形、长方形、三角形、圆形、椭圆形、多边形或其他适当的形状。在某些实施例中，所述开孔的直径可以为约1纳米(nm)到约100微米(μm)，例如，直径为约10nm到约10μm，诸如约100nm到约500nm，并且可以间隔约10nm到约100μm(包括100nm到约10μm，诸如约500nm到约1μm)的距离。
所述开孔可以通过任何适当的方法产生，诸如，机械手段、化学手段、化学机械手段等，诸如：挖刻(scratch)、喷砂、浸润刻蚀、激光烧蚀、激光刻蚀、表面皱褶等。例如，可以通过使得产生适当开孔的方式使用细磨研磨料镶齿的器具或其他碳化硅研磨料来挤压并挖刻基板。以此方式，所述开孔可以决定将在上面生长的硅晶体的大小和/或形状，从而，本发明允许晶粒本身的纹理化。因此，所述开孔可以具有规则或不规则的大小、定向和位置。一旦产生，则所述开孔可以用作成核中心，例如，可以用作彼此间隔约1微米到约100μm(诸如，约1μm到约10μm，包括约1μm到约5μm)的硅成核中心。
可以对所述开孔进行处理或者使其与可以起到协助沉积的硅原子在开孔顶上移动的作用的生长改性剂接触，从而加速扩散，而且沉积硅的加速扩散又可以促进并改善晶体生长。例如，可以用生长改性剂，诸如金属(包括但不限于：铝(Al)、铅(Pb)、银(Ag)、铜(Cu)、锡(Sn))或其各自的卤化物或合金来对所述开孔进行填塞或表面处理，以便产生金属薄膜层。例如，可以通过任何已知方法(包括物理汽相沉积(PVD)、化学汽相沉积(CVD)等)将生长改性剂沉积在基板表面上。另外，可以对该基板(例如，已处理的基板)进行处理或刻蚀以产生非反射或波纹表面。该刻蚀可以历时任何适当的时长，以便产生波纹表面。可以允许诸如Al之类的元素扩散至硅体以形成P++高掺杂区域。
本发明的方法可以包括提供至少一种气体。该气体可以处于1atm或以上的压力下。例如，在某些实施例中，提供了一或多个压缩气体源。因此，在某些实施例中，本发明的方法包括提供至少一种压缩气体，该气体包含在压缩气体源之内并且经引导入适当的反应容器，该气体在该适当的反应容器中经暴露于其中所含的基板的表面。在某些实施例中，该气体未处于压力之下。在某些实施例中，在大气压力下输送该气体。
在某些实施例中，该气体经直接引导入反应容器，其中该反应容器包括将在上面沉积硅的基板。例如，该反应容器可经构造以使得该气体经引导以便直接或间接地与其中的基板接触，即，并不首先接触另一介质(诸如，反应床)。在某些实施例中，通过使该气体大体上垂直于基板表面来与该基板接触的方式来引导该气体。在某些实施例中，通过使该气体不与表面垂直(例如，大体上平行于该表面)来与基板表面接触的方式来引导该气体。在某些实施例中，如在下文中更详细描述，该反应容器包括反应床(例如，包括硅的床)，并且该气体是在接触基板表面之前经引导入反应床中。例如，在某些实施例中，通过使得硅以卤代硅烷形式从反应床向基板释放以便沉积于其上的方式和温度，将气体引导入含硅反应床。
可以使用任何适当的气体。例如，在某些实施例中，该气体可以包括用于沉积在含硅基板上的适当硅烷。在某些实施例中，该气体为能够与一或多种反应物相互作用以产生将在基板表面上和/或在其表面层上沉积的硅物种的气体。例如，适当的气体可以包括卤化物，诸如氯、溴、氟、碘等中一或多种卤素的卤化物。此外，在某些实施例中，适当的气体可以包括硅烷。因此，在某些实施例中，适当的气体可以包括卤化物和硅烷两者，例如，适当的气体可以为卤代硅烷，诸如氯硅烷、溴硅烷、氟硅烷或碘硅烷。例如，适当的含卤化物的气体可以为SiF4、SiCl4、HSiCl3、H2SiCl2、SiHBr3、SiBr4、SiI4、SiI2及其混合物。在某些实施例中，该气体为氯硅烷。在某些实施例中，该气体为卤化物和氢气的混合物，例如，HCl、HBr。在某些实施例中，该气体为卤化物。在某些实施例中，还可提供一或多种额外的气体，例如，可以提供载体气体和/或气体源。例如，可以提供氢气或氦气和/或诸如氩气的惰性载体气体。在某些实施例中，该一或多种额外的气体包括掺杂剂。
在某些实施例中，本发明的方法包括将硅沉积到基板表面(例如，已处理和/或大体上纯化的基板表面)上。“大体上纯化的”意味着基板表面已经过使得其中的杂质量相对于处理前基板表面中的杂质量有所减少的方式处理。例如，在某些实施例中，该处理步骤之前的含硅基板可以为纯度约90％或约95％或约98.5％的硅，并且在该纯化步骤之后，该基板为大体上纯化的，以使得该基板和/或其表面纯度高于90％、高于95％、高于98.5％，例如，其纯度为约99％、约99.9％、约99.99％或甚至高于99.999％。
可以通过各种技术来在基板上进行硅的沉积处理。例如，在某些实施例中，本发明的方法可以包括扩散、化学汽相沉积、化学汽相传输、硅升华等。在某些实施例中，该沉积涉及使用粒子床反应器，并且更优选涉及使用移动床反应器，并且更优选涉及使用流化床反应器方法。
在某些实施例中，该反应容器包括流化床。例如，适当的流体床反应器容器和根据本发明来使用其的方法包括在颁予Sanjurjo等人的美国专利第5,855,678号中描述的那些，该专利以引用方式并入本文。该床反应器可以是任何适当的反应器，并且可以包括固定床、移动床、流体床、振动床、瀑布床、旋转床等。
因此，根据本发明的某些方法，可以提供流化床反应容器，其中该流化床反应容器包括流化床。该流化床可以包括一或多个牺牲材料源。用于结合本发明的流体床使用的馈送原材料可以为通过任何适当源获得的任何适当的材料，并且可以具有任何适当的大小或形状。例如，在某些实施例中，如下文所述，该馈送原料包括硅、掺硼硅或掺磷硅。
例如，在某些实施例中，牺牲材料可以呈单个固体块的形式，诸如厚片、锭块、晶片、条带、多孔体、团块等。在某些实施例中，该材料可以为包括多个粒子的粉末。在某些实施例中，该流化床可以包括牺牲硅材料，该牺牲硅材料可以呈厚片、锭块、晶片、多孔体、团块的形式，和/或可以呈硅颗粒物质(例如，粉末)的形式。在某些实施例中，该牺牲材料为颗粒硅物质，例如，超高纯度硅粉。在某些实施例中，该颗粒硅包括经掺杂的硅。
因此，在某些实施例中，本发明的方法进一步包括将基板暴露于至少一种适当的掺杂剂分子。可以使用任何适当的掺杂剂来掺杂基板。例如，适当的掺杂剂可以为P型和/或N型掺杂剂。例如，在某些实施例中，该掺杂剂为包括硼或铝的P型掺杂剂。在某些实施例中，P型掺杂剂为卤化硼、硼烷、二硼烷、B-H物种、B2H6、BCl3、十硼烷以及其混合物中的一或多种掺杂剂。在某些实施例中，该掺杂剂为包括第V族元素或其挥发性前体的N型掺杂剂。例如，在某些实施例中，该N型掺杂剂包括磷(P)或锑(Sb)，诸如PC13、PC15、SbCl5或其混合物。
在某些实施例中，将基板表面暴露于适当的掺杂剂导致产生P层、P+层、P++层、N层、N+层、N++层等。例如，在某些实施例中，将基板表面暴露于适当的掺杂剂导致产生P层和N层两者，例如，将基板顺序地暴露于掺杂剂可以导致形成PN结。例如，在某些实施例中，可以将基板(例如，以顺序方式)暴露于硅与P型和/或N型掺杂剂两者一或多次。
可以任何适当的方式和任何适当的顺序暴露该一或多种掺杂剂或者使该一或多种掺杂剂与基板接触。例如，可以通过任何生长和/或扩散技术(诸如，化学汽相沉积、化学汽相传输等)将掺杂剂暴露于基板。例如，在某些实施例中，该掺杂剂可以为该流化床内的组分。例如，先前可能已在流化床中掺杂了牺牲材料，以使得流化床包括掺杂剂分子，例如，先前已(例如)用P型或N型掺杂剂来掺杂的硅。在某些实施例中，掺杂剂可以作为适当的气体(例如，来自适当气体源的气体)添加到流化床反应容器中。
因此，在某些实施例中，例如，在流化床中的牺牲源包括掺杂硅的情况下，基板与硅的接触还导致基板与掺杂剂的接触。因此，在某些实施例中，例如，在流化床包括掺杂剂成分的情况下或在以大体上与蚀刻气体输送到流化床相同的时间来输送掺杂剂(例如，作为气体)的情况下，在基板表面上沉积或生长硅的过程还导致在基板表面上沉积掺杂剂层的过程。在某些实施例中，该基板首先与(例如)作为卤代硅烷的硅接触，然后暴露于来自适当掺杂剂源的掺杂剂分子。
因此，可以通过使得首先产生包含P型或N型掺杂剂的硅层的方式来暴露和/或包覆基板。在某些实施例中，可以通过使得产生P型或N型掺杂硅层的方式来将基板暴露于硅/掺杂剂组合。此外，基板可以在暴露于N型掺杂剂之前或之后暴露于P型掺杂剂。例如，在某些实施例中，生成的基板包括上面沉积了N层的P层，并且在某些实施例中，基板包括上面沉积了P层的N层。因此，基板暴露于或者接触适当的P型或N型掺杂剂的顺序可以根据设法产生的PN结的类型而变化。
具体来说，在某些实施例中，使适当处理的基板暴露于光吸收P掺杂硅和/或用光吸收P掺杂硅来包覆，以便形成包括P型掺杂剂(例如，B或Ga)的光吸收P层。然后，可以使基板暴露于N型掺杂剂(例如，来自适当的N型掺杂牺牲硅源)和/或用该N型掺杂剂来包覆，该N型掺杂剂以使得赋予基板PN功能的方式来在P层上与基板接触。如上所阐述，该顺序可以颠倒和/或重复(例如，顺序地)。
因此，可以通过使得形成一或多个层的方式，用硅和/或一或多种掺杂剂来生长和/或包覆基板。可以通过一或多种分层方法来使包括掺杂剂层的所述层沉积在基板上、在基板上生长和/或与基板接触。例如，在某些实施例中，在流化床反应容器的流化床内的牺牲硅源与来自适当气体源的适当气体(例如，含卤化物气体)接触导致流体床中的硅的蚀刻并且增加在反应容器内部的气相的硅烷(例如，氯硅烷)的分压，然后，所述硅烷接触基板表面并且在其上形成薄膜层。具体来说，在某些实施例中，可以通过使得流化床位于基板与气体源之间的方式来在反应容器之内安置流化床，以使得当将气体引入流化床中时，该气体接触流化床中的硅，该硅在与该气体接触后受到蚀刻，并且在与该基板接触后以硅层来包覆基板表面。
可以包括掺杂剂的硅层可以具有任何适当的厚度。例如，该层可以为厚度为约1微米到约100微米的硅的一或多层薄膜，例如，厚度为约10微米到约50微米，包括约7微米到约35微米。基板表面上产生的硅薄膜层可能是在一或多种方法将基板暴露于硅以形成一或多个层(包括多个层叠的P层和N层对)而导致的结果。
例如，在某些实施例中，该硅薄膜是以使得产生多个薄膜层的方式来将基板暴露于硅而导致的结果。基板表面上产生的硅薄膜可以包括2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个或更多个硅薄膜层，各层厚度都介于1微米到约50微米之间，诸如，5微米到约35微米，包括7微米。在某些实例中，基板表面上产生的硅层的总厚度可以为约10微米到约50微米或更厚。在某些实施例中，硅层的总厚度为约35微米，并且可以包括5层硅薄膜，其中各层厚度为7微米，或可以包括7层硅薄膜，其中各层厚度为5微米。在基板表面上沉积或者接触硅以便形成薄膜层的操作可以任何适当的速率来进行，例如，以每分钟约1微米到每分钟约30微米的速率进行，诸如以每分钟约2微米到每分钟10微米的速率进行。
在某些实施例中，薄层的特征可以为包括较厚的薄层和/或较薄的薄层。例如，在某些实施例中，产生较厚的薄层，然后，在其上产生较薄的薄层。例如，在某些实施例中，产生厚的P层或N层，然后，在其上(分别)产生第二较薄的N层或P层。具体来说，可以在基板上产生较厚的层，例如，厚度为约10微米到约100微米，包括约25微米到70微米。该层可以为包含硅的P型或N型掺杂剂层。然后，可以使较厚的层与较薄的层接触，例如，较薄层的厚度为约0.1微米到约3微米。该层可以为包含硅的N型或P型掺杂剂层。在某些实施例中，可以在基板上沉积背表面层(BSF)，该背表面层可以包含P+层。
在某些实施例中，反应容器内的温度使得其形成一或多个反应区。例如，在某些实施例中，在反应器包括流化床的情况下，反应容器可以包括床区和基板区。在某些实施例中，床区的温度不同于基板区的温度。因此，在某些实施例中，床区的温度可以比基板区的温度高或低。
具体来说，在某些实施例中，床区的温度可以低于基板区的温度，并且因而在流化床内的牺牲材料(例如，硅)的温度可以低于基板区的温度。在此类实施例中，基板区的温度可以高于床区的温度，并且因此基板的温度可以高于床区的温度。例如，在某些实施例中，在沉积处理期间，基板的温度可以高于床区的温度和/或高于其中硅的温度。例如，基板区和/或基板的温度可以大于约900℃，大于约1200℃或大于约1250℃，以便增加将沉积于其上的硅晶体的大小。当然，在某些实施例中，床区内流化床的温度可以高于基板区内基板的温度，或反之亦然。
任何区的温度可以为0℃到约1420℃，例如，约100℃到约1410℃，诸如约200℃到约1400℃，包括约1300℃到约1350℃。可以向反应容器和/或不同反应区施加热能，并且通过任何适当的加热手段将热能维持在其中，所述加热手段包括：传导加热、对流加热、电阻加热、感应加热、光应用、射频加热、微波加热、辐射加热、激光加热、电弧加热、气体加热等。例如，可以将床的温度保持在约600℃以下，例如，在约400℃以下，诸如在约300℃以下。然而，床的温度可以更高，例如在约1200℃以上，在约1300℃以上或在约1350℃以上。
可以根据任何适当的协议历时足够的时间来施加热能或热量，以便使流化床内的颗粒物质变成流体。在某些实施例中，对反应容器内的反应区加热所历时的总时间可以为数分钟到数小时，该时间可以包括若干不同的慢加速期和/或停止期。
因此，本发明的方法的代表性实施例可以结合图1而明白。在第一步骤中，由(例如)硅粉源来提供或制造适当的含硅基板(10)(例如，低成本冶金级硅的含硅基板)，该硅粉在适当反应条件下固结以形成基板(10)。然后，基板(10)可以经受适当的纯化步骤，例如高级造渣处理，其中基板(10)内的任何杂质可以扩散入纯化槽，然后，可以从基板(10)的表面上移除该槽。
一旦已(例如)以机械方式或以化学方式移除该槽，并且适当地纯化了基板(10)的表面，则基板(10)的表面可以例如在表面改性步骤B进一步处理。例如，可以通过使得在基板(10)的表面上产生扩散障碍的方式来处理该表面。扩散障碍可以作为可能残留在含硅基板(10)中的任何杂质的障碍。
一旦产生扩散障碍，则可以通过使得在扩散障碍中产生孔穴或通孔的方式来处置扩散障碍，其中在这些孔穴中暴露下层基板(10)的表面。应注意，虽然已结合在基板表面上产生扩散障碍来描述了该方法，但在某些实施例中，该步骤或任何其他步骤可以被省略或者以不同次序来执行。
然后，基板(10)可以在硅沉积步骤C中与适当的气体(诸如，含硅烷气体)接触。在某些实施例中，该气体在通过反应床之后与基板(10)的表面(例如，扩散障碍和/或其上的通孔)接触(例如，间接接触)。在某些实施例中，该气体与基板(10)接触(诸如，直接接触)而并不在之前通过反应床。该气体通过使得气体内的硅在基板(10)表面上(例如，在由基板表面上的扩散障碍的表面中挖刻出的通孔来产生的成核中心处)沉积或者生长的方式来与基板(10)的表面接触(例如，直接或间接接触)。
如上所阐述，流化床可以包含掺杂硅馈送材料，或该气体可以包含掺杂硅，例如，掺杂卤代硅烷。因此，以此方式，可以通过使得产生P掺杂、N掺杂或P和N掺杂的基板的方式来处理适当的含硅基板(10)，然后，可以将该基板(10)用于制造太阳能电池或显示屏(诸如，平板显示屏)。
因此，根据上述方法，本发明的一方面提供可以在其中产生和/或处理适当基板的适当反应容器。例如，如图2中阐述，在某些实施例中，可以提供可在其中处理基板(10)的一或多个反应容器的系统。如结合图2可见，可以提供一个、两个、三个、四个、五个、六个或更多个不同的反应容器。具体来说，图2提供包括六个不同反应容器的系统。
可以提供第一反应容器(21)以便(例如)经由固结硅粉或硅细粉(51)来制造适当的基板(10)。可以提供第二反应容器(22)以便纯化在第一反应容器(21)中制造的基板。例如，第二反应容器(22)可以为使基板(10)在其中经受高级造渣处理的容器。可以提供第三反应容器(23)，在该第三反应容器(23)中实施改性处理。例如，在第三反应容器(23)中，基板(10)可以经受用扩散障碍(14)包覆基板表面(12)的处理。可以提供第四反应容器(24)和/或第五反应容器(25)，其中将基板(10)暴露于适当地N掺杂和/或P掺杂的硅，从而在基板(10)的改性表面层(14)上产生N型掺杂硅层(16)和/或P型掺杂硅层(18)。此类反应容器可以包括反应床，诸如流化反应床(未示出)。还可提供第六反应容器(26)，其中将基板(10)转换成适当的太阳能电池或制造成适当的显示器，诸如平板显示器。
应注意，虽然已结合六个反应容器阐述了该系统，但可以包括多于或少于六个反应容器。例如，在某些实施例中，包括额外的反应容器，例如，在该额外的反应容器中，在使基板经受硅沉积之前在该基板中产生了通孔。当然，可以例如手动地产生此类通孔而不引入反应容器。在某些实施例中，包括更少的反应容器，诸如三个或甚至一个反应容器。
例如，如结合图3可见，在某些实施例中，可以仅包括三个反应容器31、32和33。这些反应容器可以包括两个硅沉积容器(31和32)和额外的反应容器(33)。例如，第一反应容器(31)可以是如下反应容器，其中在基板(10)的表面(12)上沉积掺杂硅(34a)(例如，N掺杂或P掺杂硅(34a))，然后该掺杂硅(34a)在基板(10)上形成N掺杂或P掺杂的表面(34b)。第二反应容器可以是如下反应容器，其中在基板(10)的表面(12)上沉积P掺杂或N掺杂的硅(35a)，然后，该P掺杂或N掺杂的硅(35a)在表面(34a)上形成P掺杂或N掺杂的表面(35b)，该表面(35b)在基板(10)上。当然，该顺序可以颠倒。
例如，在第一反应容器(31)允许N型硅(34a)沉积到基板(10)的表面(12)上以产生包括N型掺杂硅表面(34b)的基板(10)的情况下，可以使得第二反应容器(32)允许P型硅(35a)沉积到基板(10)的表面(12)的N型掺杂硅表面(34b)上以产生具有NP结的基板，或反之亦然。还可包括额外的反应容器(33)，其中可以对基板表面(12)进行处理，以便氧化该表面或者在其上提供抗反射层(36)。应注意，虽然已结合三个反应容器阐述了该系统，但可以包括多于或少于三个反应容器。例如，在某些实施例中，包括更少的反应容器，诸如一个反应容器。
例如，结合图4，可以提供单个反应容器。单个反应容器(4)可以包括若干不同的区(51、52、53和54)。例如，如结合图4可见，适当的反应容器可以包括反应床(60)。反应床(60)可以包括一个、两个、三个或更多个区(例如，51、52、53和54)。在某些实施例中，该反应床包括N型掺杂剂区(51)、P型掺杂剂区(52)以及额外的反应区(53和54)，诸如可以允许基板表面受到氧化和/或处理以便产生抗反射层的区。当然，该顺序可以改变。
在某些实施例中，反应床(60)可以通过一或多个入口或出口而分隔成多个床(60a、60b、60c和60d)。例如，在某些实施例中，这些床(60a、60b、60c和60d)由入口(61a、61b、61c)分隔，诸如由形成气壁或气刀(62a、62b、62c)以使得这些床和/或这些床上的区域彼此分隔的气体入口来分隔。在某些实施例中，入口为通道或管道，其起到将这些床和/或这些床上的区域彼此分隔的作用，以使得其中的成分(例如，掺杂硅馈送材料或卤代硅烷气体)彼此分隔。这些壁可以完全或部分地将这些床和/或这些床上的区域彼此分隔开。
在某些实施例中，反应容器和/或该容器内的床还包括一或多个出口(66a、66b、66c、66d、66e、66f)。例如，在某些实施例中，反应容器(4)包括多个出口，所述出口中至少一个或两个或两个以上的出口允许该容器内的气体成分离开该反应容器和/或循环。如图4所示，这些出口(66a、66b、66c和66d)可以是床内包括的管道和/或可以位于反应容器(66e、66f)内的其他位置。
在某些实施例中，反应容器(4)经调适以允许硅沉积到适当基板(10)的表面(12)上，同时将该基板(例如)从另一个容器(诸如，制造容器(未示出))馈送入反应容器(4)。例如，在某些实施例中，该反应容器为连续馈送反应容器，其中历时较短或较长时间来将基板(10)和/或一或多个气体成分(通过箭头标出)或馈送材料(72a，74a)连续地馈送入反应容器(4)中。
例如，如图4中阐述，提供了连续馈送反应容器(4)，其中将纵长的基板(10)连续馈送入反应容器(4)，其中，在反应容器(4)中，用掺杂硅层(诸如，N掺杂和/或P掺杂的硅层(72b和74b))来包覆基板(10)的表面(12)。如结合图4可见，基板(10)从左侧馈送入反应容器(4)，并且向右侧移动。另外，可以经由气体载体组件(80)将可包括载体气体(例如，Ar)的反应气体(例如，卤化物气体)馈送入反应容器(4)，该气体经由分配板(90)中的开孔进入各反应床(60a、60b、60c和/或60d)。
当基板(10)移动入并且穿过反应容器(4)时，基板(10)首先暴露于包括反应床(60a)的反应区(51)，反应床(60a)包含N型掺杂硅馈送材料(72a)。以此方式，诸如卤化物气体之类的气体(由箭头标出)经由气体载体组件(80)和分配板(90)进入反应床(60a)，该气体刻蚀其中的N掺杂硅粒子(72a)，从而在与基板(10)的表面(12)接触之后产生含硅气体(例如，卤代硅烷)，然后用N掺杂硅层(72b)包覆该表面。
当基板(10)继续移动穿过反应容器(4)时，基板随后暴露于包含反应床(60b)的第二反应区(52)，反应床(60b)包括P型掺杂硅馈送材料(74a)。以此方式，诸如卤化物气体之类的气体(由箭头标出)进入反应床(60b)并且刻蚀其中的P掺杂硅粒子(74a)，从而在与包含N型掺杂硅层(72b)的表面(12)接触之后产生含硅气体(例如，卤代硅烷)，然后用P掺杂硅层(74b)包覆基板(10)，从而在基板(10)上形成NP结。
如图4中所见，反应容器(4)的第三部分和第四部分包括氧化区和抗反射区(分别为52和54)，其中基板(10)的表面(12)可随后受到氧化和/或经抗反射层(76)包覆。反应容器还可包括气体载体组件(80)和具有气体入口(82)的分配板(90)，所述入口(82)允许适当的气体(例如，卤化物和/或Ar载体气体)进入反应容器(4)的反应室或反应区的各反应床(60a、60b、60c和60d)以接触硅酮馈送材料(例如，掺杂硅馈送材料)，以便产生可以用于用硅来包覆基板(例如，含硅基板)的表面的含硅烷气体。
在替代性实施例中，如结合图5可见，可以提供不同构造的单个反应容器。在此实施例中，反应容器(5)不包括反应床。相反，反应容器(5)经构造用于向基板(10)的表面(12)引导含硅气体(诸如，卤代硅烷)。反应容器(5)包括不同的区(51、52、53和54)。在某些实施例中，所述不同反应区允许基板表面与适当掺杂硅的气体(例如，N型掺杂剂气体(区51)和P型掺杂剂气体(区52))接触。在某些实施例中，反应容器包括额外的反应区(53和54)，诸如包括可以允许基板表面与额外气体接触以使基板(10)的表面(12)受到氧化和/或处理从而产生抗反射层的区。当然，该顺序可以改变。
在某些实施例中，反应容器(5)的反应区(51、52、53和54)可以由一或多个入口或出口分隔。例如，在某些实施例中，这些区(51、52、53和54)由入口(61a、61b、61c)分隔，诸如由形成气壁或气(62a、62b、62c)的气体入口分隔，由此使这些反应区彼此分隔。在某些实施例中，入口可以但不必需包括通道或管道，其起到将这些床和/或这些床上的区域彼此分隔的作用，以使得其中的成分(例如，掺杂硅馈送材料或卤代硅烷气体)彼此分隔。这些壁可以完全或部分地将这些床和/或这些床上的区域彼此分隔开。
在某些实施例中，反应容器包括一或多个出口(66a、66b、66c、66d、66e、66f)。例如，在某些实施例中，反应容器(5)包括多个出口，所述出口中至少一个或两个或两个以上的出口允许该容器内的气体成分离开该反应容器和/或循环。如图5所示，这些出口(66a、66b、66c和66d)可以是床内包括的管道和/或可以位于反应容器(66e、66f)内的其他位置。
在某些实施例中，反应容器(5)经调适以允许硅沉积到适当基板(10)的表面(12)上，同时将该基板(例如)从另一个容器(诸如，制造容器(未示出))馈送入反应容器(5)。例如，在某些实施例中，该反应容器为连续馈送反应容器，其中历时较短或较长时间将基板(10)和/或一或多个气体成分(由箭头标出)连续地馈送入反应容器(5)中。
例如，如图5中阐述，提供了连续馈送反应容器(5)，其中将纵长的基板(10)连续馈送入反应容器(5)，其中，在反应容器(5)中，用掺杂硅层(诸如，N掺杂和P掺杂的硅层(分别为72b和75b))来包覆基板(10)的表面(12)。如结合图5可见，基板(10)从左侧馈送入反应容器(5)，并且向右侧移动。另外，可以经由气体载体组件(80)将可包括载体气体(例如，Ar)的反应气体(例如，卤化物气体)馈送入反应容器(5)，该气体经由分配板(90)中的开孔进入各反应区(51、52、53和/或54)。
当基板(10)移动入并且穿过反应容器(5)时，基板(10)首先暴露于反应区(51)，反应区(51)允许在基板表面上引导包含N型掺杂剂的气体(诸如，硅烷)。以此方式，诸如卤化物气体之类的气体(由箭头标出)经由气体载体组件(80)和分配板(90)进入反应区(51)，该气体在与基板(10)的表面(12)接触之后包含硅(例如，卤代硅烷)，然后用N掺杂硅层(72b)包覆该表面。
当基板(10)继续移动穿过反应容器(5)时，该基板随后暴露于第二反应区(52)，第二反应区(52)允许在基板表面上引导包含P型掺杂剂的气体(诸如，硅烷)。以此方式，诸如卤化物气体之类的气体(由箭头标出)经由气体载体组件(80)和分配板(90)进入反应区(52)，该气体在与已由N型掺杂硅层(72b)包覆的基板(10)的表面(12)接触之后包含硅(例如，卤代硅烷)，然后用P掺杂硅层(74b)包覆该表面。
如图5中所见，反应容器(5)的第三部分和第四部分包括氧化区和抗反射区(分别为52和54)，其中基板(10)的表面可随后受到氧化和/或经抗反射层(76)包覆。反应容器还可包括气体载体组件(80)和具有气体入口(82)的分配板(90)，所述入口允许适当的气体(例如，卤化物和/或Ar载体气体)进入反应容器(5)的反应室或反应区的各反应区(51、52、53和54)，以便允许基板表面与可用于用硅来包覆基板(例如，含硅基板)的表面的恰当掺杂的含硅烷气体接触。
当然，适当的反应容器还可包括认为有利和/或可用于执行其指定功能的其他各种组件，这些组件并未在本文附图中阐述，但却为本领域已知，诸如在颁予Sanjurjo等人的美国专利第5,855,678号中描述的那些组件，该专利全文以引用方式并入本文。还可包括其他组件，诸如适当的加热器件、电子电路和/或自动运动装置，该自动运动装置起到将基板移入和移出一或多个反应容器的作用。
实用性
本发明的方法和成分可用于各种应用。根据本发明，这些方法可用于产生具有许多技术用途的含硅基板。例如，根据本发明的方法产生的含硅基板可以用于硅片中，例如，用于集成电路的产生，和/或用作太阳能电池、平板显示器等中的组件。
太阳能电池为两端子电子器件，当该器件的端子连接到负荷并且该电池由恰当波长的光照射时，该两端子电子器件横跨负荷产生直流电。该太阳能电池将一小部分入射光转化为横跨负荷的电流形式的能量。该能量可以各种方式来使用，例如，用于电力生产。
通常，可以由根据本文提供的本发明的方法生产的基板(例如，晶片或部分条带)来制造太阳能电池。
具体来说，在某些实施例中，在低成本含硅基板(可将其生产为包括中间体扩散障碍)的顶上沉积或生长多晶硅，以便生产可以用于制造太阳能电池的含硅基板。该多晶硅掺杂可以为掺杂P型或N型，例如，以产生P型或N型掺杂的基板。然后，例如通过使磷扩散入沉积层，可以将靠近沉积多晶硅顶部的薄层掺杂为N型或P型。从而，以此方式，可以在基板上的沉积硅中形成p-n结或n-p结。
p-n结或n-p结为接近于用N型掺杂剂掺杂的基板或半导体区的用P型掺杂剂掺杂的基板或半导体区。如本文所提供，可以掺杂将在基板表面上沉积的硅以用一或多种P型或N型掺杂硅层来包覆基板，从而建立p-n结并且产生适当的接触点。
可以使沉积硅图案化或纹理化，以便改善对碰撞辐射的利用。例如，可以将顶部接触点制作成(例如)格网状，并且基板的底侧可以用接触点覆盖，例如，如上所述通过蒸发和/或电镀由铝制作的接触点。器件的端子可以为P型区的导电接触点，也可以为N型区的导电接触点。导电接触点可以为金属的，并且可以根据制造技术在本发明的制造基板上产生。
例如，根据本文所公开方法提供的低成本硅基板的底侧可以用接触点覆盖，例如，通过蒸发和/或印刷和熔化由铝制成的接触点。可以在沉积硅上沉积可协助(例如)降低表面复合的钝化层，或者可以生长氧化硅用于钝化。还可在该基板上沉积抗反射涂层，从而产生成品太阳能电池。
在上述方法的变型中，可以在沉积处理期间将沉积硅掺杂为n型，并且然后使用诸如扩散的另一处理将邻近沉积硅顶部的薄层掺杂为P型。此外，例如，可以通过在硅沉积处理期间控制含掺杂剂气体的流动来沉积n层或p层。可能还需要在低成本硅基板中沉积n+层或p+层。此类层可以用作(例如)BSF。另外，可以在低成本硅基板的顶上沉积金属或导电层，并且该金属或导电层可以用作接触点，而不必用导体来覆盖低成本硅基板的底侧。
本发明太阳能电池可以由基板制成，所述基板通过使用单晶或多晶硅晶片生产，该晶片可以由硅锭锯切而成，或可以由硅细粉固结而生产。无论这样或那样，由此生产的太阳能电池是来自上面已沉积和/或固结了硅以便产生用于制造太阳能电池的“薄膜”的基板(例如，含硅基板)。
由于已根据本发明的方法在硅基板的表面上沉积了将用于生产太阳能电池的硅，所以用于制作太阳能电池有源区的硅可以非常纯净。如果所用硅是多晶，则晶畴可以较大，其中平均晶畴直径为至少约10μm，至少约50μm，至少约100μm，至少约150μm，至少约200μm或至少约250μm。通常，在本发明的太阳能电池中，例如，沉积硅的厚度可以介于约25μm与约75μm之间。
在一些高级太阳能电池中，使用各种方法来在硅中产生沟槽以更好地利用入射的太阳辐射。在美国专利第6,846,984号中描述了一个实例，该专利以引用方式并入本文。在本发明的方法中也可能需要此类沟槽。
根据本发明的方法生产的太阳能电池具有各种用途，例如，对未连接到电网的位置偏远的电子器件的电池进行再充电。在本申请中，安装包含本发明的太阳能电池的太阳能电池系统可以比使电网连接到远端地点更具有成本效益。太阳能电池也可通过逆变器连接到电网，从而用作发电机。还应注意，根据上述方法生产的基板也可用于制造显示器(诸如，平板显示器)，所述显示器及其制造为本领域已知。
本说明书中引用的所有公开和专利以引用方式并入本文，就像明确且单独指出每个个别公开或专利以引用方式并入一样。
虽然该技术已结合其特定实施例进行了描述，但所属领域的技术人员应当理解的是，可以在不脱离本发明的真实精神和范围的情况下，进行各种改变并以等效物来代替。

Claims (13)

1.一种用于在基板表面上沉积硅（Si）的方法，所述方法包含以下步骤：
提供基板，其中所述基板包含冶金级硅，将在所述冶金级硅上沉积硅（Si）,其中所述基板包含相对于Si来说为惰性的高温材料,其中所述基板包含与Si相同或类似的热膨胀系数；
纯化所述基板的表面；
在所述基板的纯化的表面上产生扩散障碍；
打开所述基板的纯化的表面上的扩散障碍中的通孔；
提供一或多个气体源，其中至少一个气体源包含含卤化物的气体；
提供包含含硅反应床的反应容器，其中所述含硅反应床处于所述基板与所述一或多个气体源之间；以及
在可有效从所述含硅反应床向所述基板以卤代硅烷的形式释放硅以使硅沉积于所述基板上的温度下，将气体从所述一或多个气体源引导入所述含硅反应床中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述基板包含所述冶金级硅，所述冶金级硅包含至少一种以下物质：Si、SiO2、Si3N4、SiON2、LaF3、CaF2或其混合物。
3.根据权利要求1所述的方法，其中纯化所述基板的表面包含高级造渣处理，所述造渣处理导致在所述基板上产生大体上纯化的表面。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述纯化处理在1200℃到1420℃的温度范围下进行。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述含硅反应床中的所述硅包含硅粉、硅固态片、硅晶片、硅多孔体或硅块。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述含硅反应床包含流化床，并且所述流化床中的所述硅包含硅粉，所述硅粉包含硅粒子。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述含卤化物的气体在所述流化床中接触所述硅，从而在所述流化床中刻蚀所述硅。
8.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含以下步骤：将所述基板暴露于一或多种掺杂剂。
9.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含以下步骤：使由所述Si在所述基板的表面上的沉积而产生的一或多个Si成核中心与生长改性剂接触，其中所述生长改性剂是金属。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述含硅反应床内的所述硅包含范围为200℃到1400℃的温度。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述卤代硅烷接触所述基板并且在所述基板的所述表面上产生硅薄膜。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述薄膜包含厚度范围为1微米到200微米的硅层。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述沉积以每分钟1微米到每分钟30微米的速率来进行。
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