CN104813485A - 多结太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

公开了主要由III-V半导体合金形成的高效率多结太阳能电池及制造高效率多结太阳能电池的方法。多结太阳能电池包括：具有一个或多个子电池的第一组；以及具有一个或多个子电池的第二组，其中所述一个或多个子电池中每个均与第二基底进行点阵匹配；其中所述具有一个或多个子电池的第二组结合至所述具有一个或多个子电池的第一组；所述多结太阳能电池包括至少三个子电池；以及所述至少三个子电池中至少之一包括基础层，所述基础层包括具有周期表上IIIA族、IV族以及VA族中的元素的合金。

Description

多结太阳能电池
本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2012年11月16日提交的第61/727,636号美国临时申请的权益，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及太阳能电池，具体涉及主要由III-V半导体合金形成的高效多结太阳能电池。
背景技术
众所周知，在空间与聚光光生伏打领域中，使用降低价格的高效率多结太阳能电池仍然是扩大太阳能市场的主要焦点。降低太阳能成本的一种方法是降低电池制造成本并且增大电池效率和保持材料质量。当前，最成功的增大太阳能电池效率的技术集中在建造多结太阳能电池。虽然本领域技术人员知道可通过将更多子电池结堆叠在太阳能电池上以获得更宽的太阳光谱范围来实现更高的效率，但是建造超过目前市场上可得到的三结电池的四结、五结、六结电池仍然是繁重且昂贵的任务。当前商业多结太阳能电池实现的最大效率记录略高于44％。
本领域中通常用于多结太阳能电池的材料由III-V半导体合金组成，生长在包括锗、砷化镓、硅、或磷化铟的各种基底上。III-V合金是从标准周期表的IIIA列和VA列得到的，下文中通过其标准化学符号、名称和缩写标识，其中来自IIIA列的元素的总数基本等于来自VA列的元素总数。本文中“III-AsNV”材料限定为来自周期表IIIA族(即B、Al、Ga、In、Tl)和VA族(即N、P、As、Sb、Bi)的元素的合金，其中该合金包括As、N以及来自Sb和Bi的至少一个其他元素。
III-V半导体原子通常设置在清楚限定的三维配置(称为点阵)中。点阵匹配指具有相同原子间距和结构的两个不同材料并因此形成互连的界面。因为原子之间没有额外的或缺失的键并且维持了这两种材料的高质量晶体本质，所以该方案是理想的。应注意，在下文中，“基本点阵匹配”通常理解为当这些材料的厚度大于100nm时这些材料在充分松弛状态下的面内点阵常数相差小于0.6％。此外，本文中使用的彼此基本点阵匹配的子电池指的是子电池中厚度大于100nm的所有材料具有在充分松弛状态下相差小于0.6％的面内点阵常数。当两个材料具有不同的原子间距时，发生点阵失配。
为了将不同材料集成到多结太阳能电池中，不同最优热处理是期望的。为了实现最优材料质量，选择需要具体热处理、基底生长和/或基底定向的材料。例如，必须小心地控制形成用于许多多结太阳能电池的Ge子电池的生长过程，以实现最佳的材料质量。因此，鉴于实现所选材料的最优性能所需的不同要求，有利的是生长可进行某退火过程和/或生长的材料并将这些材料集合起来，之后将这些材料集成到多结太阳能电池中。
具体地，对于包括稀释氮化物子电池的多结太阳能电池，需要原位退火或生长后退火，以实现可靠的材料性能。这种高温退火可能影响一些邻近材料的性能。此外，可利用每个稀释氮化物子电池具有不同带隙的多个稀释氮化物子电池实施先进的四结、五结、六结或更多结的多结太阳能电池。为了使每个结最优地执行，这些不同的带隙稀释氮化物子电池可能需要不同的退火过程。在这种情况下，对于用于多结太阳能电池的子电池的所有材料的整体质量有利的是各个稀释氮化物子电池生长在不同基底上并接受其最优的热处理。例如，结合技术可能允许对底部扩散电池(Ge)和将结合在顶部上的三结结构使用不同的退火处理。该方法可准许使生长技术最优化，例如通过MOCVD生长底部电池和通过MBE生长三结堆。虽然电池效率提高位于CPV成本等式的一边，而与生长技术和材料使用相关联的成本仍在位于另一边。本领域技术人员使用分子束外延(MBE)或金属有机化学气相沉淀(MOCVD)过程进行外延生长。虽然MBE已表现出能够制造最高性能的多结太阳能电池，但MOCVD是工业中通常使用的方法，其根据子电池生长可以是成本有利的。组合MOCVD和MBE生长过程而不是仅使用MBE或MOCVD对于具有4个、5个、6个或更多子电池的多结太阳能电池可能是成本有效的。
此外，用于生长某些子电池的基底可能非常昂贵。因此有利的是重复使用非外延生长衬底以形成其他子电池生长。
本申请中的每个子电池都包括多个关联层，通常包括窗、发射极、基极和背面场(BSF)。这些术语对于本领域技术人员是公知的并本文中不需要再进行限定。上述每个层可包括一个或多个子层。窗和发射极具有一个掺杂极性(例如n型)而基极和背面场具有相反的极性(例如p型)，并且p-n结或n-p结形成在基极与发射极之间。如果基极除有意掺杂的区域之外还包括本征区，则如对本领域技术人员公知的是，可考虑p-i-n或n-i-p结。按照惯例，给定的子电池的带隙和具体合金分别被认为是形成基极的材料的名称和带隙。该材料可以或不可以组成子电池的窗、发射极和背面场。例如，包括AlInP窗、InGaP发射极、GaAs基极以及AlGaAs背面场的子电池将表示为GaAs子电池。包括AlInP窗、InGaP发射极、InGaP基极以及InGaP背面场的子电池将表示为InGaP子电池。子电池可包括除所列举的这些层之外的其他层。本领域技术人员还应认识到子电池还可构造成没有上述层中的一个或多个。例如，子电池可构造成没有窗或没有背面场。
当参照自上而下的子电池堆叠次序时，顶部子电池被定义为在太阳能电池操作过程中最靠近光源的子电池，而底部子电池离光源最远。诸如“在……之上”、“在……之下”、“上部”和“下部”的相对术语也指的是堆中相对于光源的位置。子电池生长的次序与该定义无关。顶部子电池还可表示为“J1”，而“J2”为从顶部开始的第二子电池，“J3”为从顶部开始的第三子电池，最高数字将为底部子电池。
虽然近来使用晶片结合以形成多结太阳能电池引起了人们的兴趣，但是该领域的现有技术没有教导该技术可应用至与其生长的基底(如Ge或GaAs基底)基本点阵匹配的III-AsNV子电池(本文中描述为“点阵匹配的IIIAsNV”)。本领域的现有技术包括点阵失配子电池的晶片结合、GaInAs和GaInP生长在Ge上并之后结合至Si、或InGaAs、InGaAsP、GaAs、以及GaInP生长在InP上并之后结合至Si。参照Law等人，Solar EnergyMaterials Solar Cells，94(2010)October 2008，pp.1314-1318。或者，可替代地，已示出了可使用晶片结合制造四结太阳能电池，其中InGaAsP和InGaAs作为底部两个结，GaAs和InGaP作为上部两个结。参见Szabo等人，Phys.Stat.Sol.(RRL)2，No.6July，2008，pp.254-256。或此外，可通过在GaAs上生长AlInGaP和GaAs以及在InP上生长InGaAsP和InGaAs并将位于基底InP或基底Si上的InGaAs和InGaAsP、GaAs、AlInGaP结合以进行晶片结合来制造四结太阳能电池。参见Zahler等人，Applied Physics Letters,91，012108，2007。然而包括上述技术的现有技术中没有教导点阵匹配的III-AsNV可包括在多结太阳能电池中或该点阵匹配的III-AsNV可晶片结合。因为III-AsNV材料在多个特性方面(如其大带隙弯曲系数)不同于更常规的半导体，并不显而易见的是以上描述的用于更传统的太阳能电池的技术可应用至III-AsNV材料。或者，如Ptak等人在Journal of VacuumScience Technology，B25(3)，May/June 2007，pp.955-959的工作所教导的，因为表现出较低的材料质量，使用该领域中已知技术制造、具有GaInNAs的点阵匹配的太阳能电池在历史上已不被考虑。
该领域中的现有技术说明已存在用于制造材料的本领域的高水平技术，所以不必再公开使用在太阳能电池中的制造材料的过程的具体细节。提供几个代表性美国专利作为示例。第6,281,426号美国专利公开了一些结构和组合物但没有公开制造技术，并引用了用于指导材料生长的其他文件。第7,727,795号美国专利涉及用于太阳能电池的倒置的变质结构，在该专利中公开了指数型掺杂。
发明内容
下面的发明描述了通过基于相似的最优退火温度将点阵匹配的子电池集合起来并且之后将这些集合起来的子电池集成到具有四个或更多子电池的多结太阳能电池中来制造包括至少一个III-AsNV合金的基本点阵匹配的子电池以优化退火环境的方法。具体地，本发明描述了多结太阳能电池的子电池的多个分组生长成与Si、SiGe、GaAs、Ge、InP或虚基底点阵匹配的实施方式。虚基底指的是这样的材料，其中一个或多个外延层生长在特征为具有与外延层的晶格常数基本不同的晶格常数的基底上，如Ge生长在Si上。
本发明还描述了扩散过程，使用P和As掺杂剂，以在Ge基底中形成n-p或p-n结并通过晶片结合方法在掺杂的Ge基底之上形成多个子电池。
本发明还描述了四结、五结、六结点阵匹配的多结太阳能电池的多个实施方式，其中至少一部分子电池生长在两个或更多基底上，而该两个或更多基底后来以优化最终多结太阳能电池性能的方式结合起来。在本文中描述的数个实施方式中，生长在基底上的子电池的多个分组通过MBE或MOCVD可在一个或多个温度下现场和/或生长后被退火，以优化多结太阳能电池和分组的子电池的性能。
在第一方面中公开了多结太阳能电池，其包括具有一个或多个子电池的第一组；以及具有一个或多个子电池的第二组，其中该一个或多个子电池中的每个均与第二基底点阵匹配；其中具有一个或多个子电池的第二组结合至具有一个或多个子电池的第一组；多结太阳能电池包括至少三个子电池；以及该至少三个子电池中至少之一包括基础层，该基础层包括具有周期表上IIIA族、IV族、和VA族的元素的合金。
在第二方面中，公开了制造多结太阳能电池的方法，其包括形成具有一个或多个子电池的第一组；形成具有一个或多个子电池的第二组，其中该一个或多个子电池中的每个均与第二基底点阵匹配；减薄第二基底；以及结合减薄的第二基底至具有一个或多个子电池的第一组的顶部，以形成多结太阳能电池；其中，该多结太阳能电池包括至少三个子电池；以及该至少三个子电池中至少之一包括基础层，该基础层包括具有周期表上IIIA族、IV族、和VA族的元素的合金。
在第三方面中，公开了制造多结太阳能电池的方法，其包括形成具有一个或多个子电池的第一组；形成覆盖释放层的具有一个或多个子电池的第二组，其中释放层覆盖第二基底，并且该一个或多个子电池中每个均与第二基底点阵匹配；附接承载基底至具有一个或多个子电池的第二组的顶部子电池；从第二基底释放具有一个或多个子电池的第二组；以及结合具有一个或多个子电池的第二组至具有一个或多个子电池的第一组的顶部，以形成多结太阳能电池；其中，该多结太阳能电池包括至少三个子电池；以及该至少三个子电池中至少之一包括基础层，该基础层包括具有周期表上IIIA族、IV族、和VA族的元素的合金。
通过结合说明书附图中的附图参考以下详细描述将能够更好地理解本发明。
附图说明
图1A示出了根据本发明的某些实施方式的子电池没有被倒置的制造多结太阳能电池的方法；
图1B示出了根据本发明的某些实施方式的子电池没有被倒置的制造多结太阳能电池的方法；
图1C示出了根据本发明的某些实施方式的子电池没有被倒置的制造多结太阳能电池的方法；
图1D示出了与图1A、图1B、及图1C所示的方法一致并且子电池结合至位于Si基底上的外延Ge子电池的制造多结太阳能电池的方法；
图1E示出了与图1A、图1B、及图1C所示的方法一致并且子电池结合至位于GaAs基底上的外延SiGe子电池的制造多结太阳能电池的方法；
图2A示出了根据本发明的某些实施方式的子电池被倒置的制造多结太阳能电池的方法；
图2B示出了根据本发明的某些实施方式的子电池被倒置的制造多结太阳能电池的方法；
图2C示出了与图2A和图2B所示的方法一致并且子电池结合至位于Si基底上的外延Ge子电池的制造多结太阳能电池的方法；
图2D示出了与图2A和图2B所示的方法一致并且子电池结合至位于GaAs基底上的外延SiGe子电池的制造多结太阳能电池的方法；
图3A示出了与图1A、图1B、图1C、图2A、以及图2B所示的实施方式一致的在单独退火的III-AsNV/扩散Ge(单独退火)上制造多结太阳能电池的方法；
图3B示出了与图1A、图1B、图1C、图2A、以及图2B所示的实施方式一致的在单独退火的III-AsNV/Ge-on-Si上制造多结太阳能电池的方法；
图3C示出了与图1A、图1B、图1C、图2A、以及图2B所示的实施方式一致的在单独退火的III-AsNV上并且子电池结合至位于GaAs基底上的外延SiGe子电池的制造多结太阳能电池的方法；
图4A示出了根据某些实施方式的制造包括As n+区域和p型Ge基底的多结太阳能电池的方法；
图4B示出了根据某些实施方式的制造包括含As层的多结太阳能电池的方法；
图4C示出了根据某些实施方式的制造多结太阳能电池的方法；
图4D示出了根据某些实施方式的制造多结太阳能电池的方法；
图5A示出了根据某些实施方式的制造包括InGaP、InP、或GaP层和磷扩散n+区域的多结太阳能电池的方法；
图5B示出了根据某些实施方式的制造包括InGaP、InP、或GaP层和磷扩散n+区域的多结太阳能电池的方法；
图5C示出了根据某些实施方式的制造包括InGaP、InP、或GaP层和磷扩散n+区域的多结太阳能电池的方法。
具体实施方式
直立生长方法
图1A示出了本发明的处理的实施方式，描述了生长在GaAs或Ge基底上的多个子电池(本文中描述为“子电池堆”或“子结构”)，具体是两个或更多子电池。GaAs基底通过化学或机械背面研磨被减薄，然后被抛光至小于一纳米的表面平面度，这是本领域技术人员公知的处理。本领域技术人员知道许多化学和机械背面研磨处理都是可用的。在一些实施方式中，GaAs基底被减薄至50微米，在其他实施方式中为从50微米至200微米，而在另一些实施方式中为从200微米至650微米。然后在被减薄之后生长在GaAs基底之上的子电池堆可利用本领域技术人员公知的处理被晶片结合在Ge子电池之上，其中该Ge子电池包括Ge基底。例如，图1A示出了生长在GaAs基底上的子电池J1至Jn。然后GaAs基底被减薄。在最终步骤中，位于减薄的GaAs基底上的子电池J1至Jn结合至包括Ge基底的Ge子电池。可使用任何合适的晶片结合方法(如高温结合、压力结合、或其组合)来完成被减薄的GaAs基底与Ge子电池的上表面的结合。
图1B中示出了本发明的处理的另一实施方式。图1B示出了生长在GaAs或Ge基底上的多个子电池J1至Jn。然后在位于下方的GaAs或Ge基底被化学地或机械地减薄和抛光之前，承载基底附接至整个结构的最顶部子电池J1。承载基底可包括另一半导体、塑料、陶瓷、或任何其他刚性或柔性的材料并可使用蜡或本领域技术人员公知的许多其他方法进行附接，以及在传输子电池堆以结合至生长在不同基底(如上文所述的Ge或GaAs)上的其他子电池的处理中使用该承载基底。
图1B以多个实施方式示出了处理。在一些实施方式中，GaAs基底被减薄至1微米到10微米的厚度，并在其他实施方式中为从10微米至50微米。减薄的基底厚度被选择为使入射太阳辐射的吸收最小化。在GaAs或Ge基底减薄至合适厚度之后，包括承载基底、子电池以及减薄的基底的组件被晶片结合至第二子电池堆。在图1B中，该子电池堆为包括Ge基底的Ge子电池。在进行晶片结合之后，可使用本领域技术人员公知的多种处理来移除承载基底。一种该处理可以是使半导体从承载基底释放的热处理。
在其他实施方式中，释放层(可包括AlAs、InAlP、InGaP、AlInGaP和/或AlGaAs)生长在Ge或GaAs基底之上，而不是减薄Ge或GaAs基底和继续图1B中所示的步骤。在某些实施方式中，释放层中的Al浓度形成组合物的25％至100％，或在某些实施方式中为50％-100％，或在又一些实施方式中为80％-100％。在承载基底附接至顶部子电池之后，使用例如氢氟酸使Ge或GaAs基底被化学地释放。然后该基底可再次用于多个生长。在从基底释放之后，三个或更多子电池被晶片结合在包括Ge基底的扩散Ge子电池之上。然后从该结构的顶部移除承载基底。图1C中示出了该处理。
在图1A、图1B、及图1C所示的上述处理中，生长在Ge或GaAs基底之上的子电池堆，在减薄或通过上述方法释放之后，还可被晶片结合在位于Si基底上的用作有源结的外延Ge子电池之上，如图1D所示(本文中被称为Ge-on-Si承载基底)。可利用本领域技术人员公知的多种方法如晶片结合、缓冲分层、变质地等制造使用有源Ge结的Ge-on-Si承载基底。在其他实施方式中，该子电池堆可被晶片结合在位于GaAs基底上的外延SiGe子电池之上，如图1E所示。
在上述结构的具体示例中，子电池堆的一个子电池包括生长在GaAs或Ge基底上的至少一个III-AsNV子电池。子电池堆中最底部子电池为III-AsNV子电池。在生长最底部子电池之前，可以首先将释放层附接至GaAs或Ge基底。然后包括至少一个III-AsNV子电池的子电池被结合至独立生长在InP基底之上的InGaAs子电池。在结合至InGaAs子电池之前和/或在结合至InGaAs子电池之后，包括一个或多个III-AsNV子电池的子电池堆可被退火。InGaAs子电池具有0.7-0.8eV的带隙。在使用上述步骤的三结太阳能电池的具体实施方式中，释放层可生长在Ge或GaAs基底之上，其中该释放层可包括具有80-100％的Al组分的AlAs或AlGaAs，并之后用于在如图1C所示的处理中移除该Ge或GaAs基底。包括Al(In)GaAs或(In)GaAs的子电池可生长在释放层上，然后包括(Al)InGaP或InGaP的另一子电池可生长在Al(In)GaAs或(In)GaAs子电池上。然后承载基底可结合至子电池堆的顶部，或在一些实施方式中结合在(Al)InGaP子电池之上，或在其他实施方式中结合在InGaP之上。化学蚀刻可用于从Ge或GaAs基底移除具有两个子电池的第一子电池堆。使用承载基底传输子电池堆，于是子电池可结合至例如生长在Si基底上的Si子电池上。然后可使用所描述的公知处理移除承载基底。Ge或GaAs基底可成本有效地再次用于其他子电池的生长。
在相关的实施方式中，三个或更多子电池结合至生长在Si基底上的Si子电池的顶部，以形成四结、五结、或六结太阳能电池。在一个实施方式中，一个或两个III-AsNV子电池可结合至Si子电池的顶部，但优选实施方式是在子结构中具有一个III-AsNV子电池。III-AsNV子电池可生长在Ge或GaAs基底上，其中在结合之前或结合之后Ge或GaAs基底被移除并可被再次使用。在结合至生长在Si基底上的Si子电池之前，可通过具体温度使该堆子电池退火，以获得最好材料质量的所有子电池。在另一实施方式中，InGaAs、Ge、SiGe和/或III-AsNV子电池可独立地生长和结合至生长在Si基底上的Si子电池。在优选的三结实施方式中，子结构(Al)InGaP/AlGaAs/GaInNAsSb结合至Si基底。在另一优选的三结实施方式中，(Al)InGaP/AlGaAs结合至生长在Si基底上的扩散外延Si层。在优选的四结实施方式中，(Al)InGaP/AlGaAs/GaInNAsSb结合至生长在Si基底上的扩散外延Si层。
诸如在第2010/0319764号美国申请公开和第2013/0122638号美国申请公开(这两个申请通过引用并入本文)中公开的Ga1-xInxNyAs1-y-zSbz组合物当与GaAs或Ge基底基本上点阵匹配并且组成范围为例如0.07≤x≤0.18，0.025≤y≤0.04和0.001≤z≤0.03时形成高质量材料，其中Ga1-xInxNyAs1-y-zSbz表现出至少0.9eV的带隙、至少13mA/cm2的短路电流密度Jsc、及至少0.3V的开路电压Voc。
在某些实施方式中，稀释氮化物子电池包括Ga1-xInxNyAs1-y-zSbz，其中x、y和z的值为0.08≤x≤0.18，0.025≤y≤0.04和0.001≤z≤0.03，并且其具有至少0.9eV的带隙。在某些实施方式中，稀释氮化物子电池包括Ga1-xInxNyAs1-y-zSbz，其中x、y和z的值为0≤x≤0.24，0.01≤y≤0.07和0.001≤z≤0.20；在某些实施方式中，0.02≤x≤0.24，0.01≤y≤0.07和0.001≤z≤0.03；在某些实施方式中，0.02≤x≤0.18，0.01≤y≤0.04和0.001≤z≤0.03；在某些实施方式中，0.08≤x≤0.18，0.025≤y≤0.04和0.001≤z≤0.03；以及在某些实施方式中，0.06≤x≤0.20，0.02≤y≤0.05以及0.005≤z≤0.02。
在某些实施方式中，稀释氮化物子电池包括Ga1-xInxNyAs1-y-zSbz，其中x、y和z的值为0≤x≤0.18，0.001≤y≤0.05和0.001≤z≤0.15，而在某些实施方式中，0≤x≤0.18，0.001≤y≤0.05和0.001≤z≤0.03；在某些实施方式中，0.02≤x≤0.18，0.005≤y≤0.04和0.001≤z≤0.03；在某些实施方式中，0.04≤x≤0.18，0.01≤y≤0.04和0.001≤z≤0.03；在某些实施方式中，0.06≤x≤0.18，0.015≤y≤0.04和0.001≤z≤0.03；以及在某些实施方式中，0.08≤x≤0.18，0.025≤y≤0.04和0.001≤z≤0.03。
在某些实施方式中，稀释氮化物子电池包括Ga1-xInxNyAs1-y-zSbz，其中x、y和z的值为0≤x≤0.12，0.001≤y<0.03和0.001≤z≤0.10；在某些实施方式中，0≤x≤0.12，0.001≤y<0.03和0.001≤z≤0.03；在某些实施方式中，0.02≤x≤0.10，0.005≤y≤0.02和0.001≤z≤0.02；在某些实施方式中，0.01≤x≤0.06，0.005≤y≤0.015和0.001≤z≤0.02；以及在某些实施方式中，0.01≤x≤0.08，0.005≤y≤0.025和0.001≤z≤0.02。
倒置生长方法
本公开提供的多结太阳能电池还可使用如图2A、图2B、图2C和图2D所示的倒置结合与释放处理进行制造。
如图2A-图2D所示，在本部分中所描述的本文每个具体实施方式中，其上生长有J1的Ge或GaAs基底通过使用化学蚀刻的释放层(“释放层”)，或通过使用本领域技术人员公知的技术(如裂开和/或剥落)被移除，其中上述释放层可包括AlAs、InAlP、InGaP、AlInGaP和/或AlGaAs(在一些实施方式中具有25％-100％最优Al组分，在其他实施方式中具有50％-100％的最优Al组分，并且在又一些其他实施方式中具有80％-100％的最优Al组分)。然后Ge或GaAs基底可再次用于其他生长。在本公开提供的某些实施方式中，形成多结太阳能电池的子电池与每个其他子电池进行点阵匹配以及它们在其上生长的基底进行点阵匹配。
图2A示出了发明处理的实施方式，其中示出了多个子电池，标记为J1至Jn。三个或更多子电池可以通过倒置样式生长在GaAs或Ge基底上，以使得顶部子电池J1首先生长(“倒置子电池堆”)。例如，J1生长在Ge或GaAs基底上，J2生长在J1之上，并且在某些实施方式中，其他子电池J3至Jn可生长在子电池J2之上。如图2A所示，释放层可生长在GaAs或Ge基底与子电池J1之间。在制造了期望子电池之后，该结构被倒置并被晶片结合至位于第二基底上的第二子电池堆上。例如，该倒置子电池堆可结合至包括Ge基底的扩散Ge子电池上，因此如图2所示子电池Jn结合至包括Ge基底的Ge子电池上。然后已经被倒置的原始GaAs或Ge基底可通过化学蚀刻或其他合适方法被释放并再次使用。
图2B示出了发明处理的实施方式，其中示出了生长在Ge或GaAs基底上的多个子电池J1至Jn。根据图2B，J1生长在Ge或GaAs基底上，J2生长在J1之上，并且在某些实施方式中，其他子电池J3至Jn生长在J2之上。例如，J4可生长在J3之上，J5可生长在J4上。如图2B所示，释放层可生长在GaAs或Ge基底与子电池J1至Jn之间。然后中间承载基底可结合至该结构的最上侧子电池Jn，此后，可化学地释放和移除GaAs或Ge基底并再次用于其他生长。在移除GaAs或Ge基底之后，第二承载基底可附接至子电池J1。然后可倒置整个子电池堆(已移除GaAs或Ge基底)。第二承载基底附接至子电池J1。可通过在倒置子电池堆之前将第二承载基底附接至子电池J1来完成该处理。在倒置子电池堆和附接第二承载基底之后，可释放第一中间承载基底。通过释放第一承载基底，子电池Jn结合至生长在基底上的另一子电池如生长在Ge基底上的Ge子电池，如图2B所示。然后可通过任何合适的方法(如化学蚀刻)来释放第二承载基底。
在某些实施方式中，子电池生长在GaAs或Ge基底上。该GaAs或Ge基底被释放，然后子电池堆被倒置并晶片结合至外延Ge，如图2C所示，其中该外延Ge附接至Si基底或Ge-on-Si承载基底。在又一些实施方式中，子电池堆可生长在GaAs基底上、释放基底、倒置、以及晶片结合至位于GaAs基底上的外延SiGe子电池。
在某些实施方式中，在倒置和结合之前，J1包括合金AlInGaP并生长在Ge或GaAs基底之上，而J2包括合金Al(In)GaAs。该结构Al(In)GaAs/AlInGaP/(位于Ge或GaAs上)被倒置并结合至As或P扩散的p型Ge外延层，该As或P扩散的p型Ge外延层从使用薄扩散层的Ge基底生长。该新掺杂的p型Ge基底被称为“扩散结”。该扩散层的表面可包括As、P或其组合。该外延生长的薄As或P扩散层在一些实施方式中可以薄至1nm至10nm，或在其他实施方式中大于10nm，并可包括合金(如GaAs、InGaP、InP、GaP、InGaAs或InGaAsP)。在扩散之后，p型Ge基底为最底部结J4。外延生长的子电池J3可包括位于扩散结J4之上的GaInNAsSb子电池或SiGeSn子电池。
在倒置晶片结合堆的另一具体实施方式中，在倒置和晶片结合AlInGaP(即J1)/Al(In)GaAs(即J2)之前，Ge或GaAs基底之上生长有第三合金，第三合金可包括选自GaInNAsSb或SiGeSn(即J3)的III-AsNV。从底部到顶部包括Ge或GaAs基底、J1、J2、J3的子电池堆被倒置并结合至扩散结J4。
在另一实施方式中，在倒置和晶片结合之前，可包括合金AlInGaP的J1生长在Ge或GaAs基底之上，然后J2可包括合金Al(In)GaAs并生长在J1之上。然后包括Ge或GaAs基底/J1/J2的结构被倒置，并且J2结合至第二子电池堆上。第二子电池堆包括Ge基底，Ge基底变成扩散的最底部结J5，可以是GaInNAsSb或SiGeSn的J4位于其之上，然后生长可以是GaInNAsSb或SiGeSn的J3。
在使用扩散结的另一实施方式中，J1、J2、J3和J4结合至Ge或GaAs基底，然后被倒置并结合至变成第五且最底部结的子电池(Ge子电池或GaAs子电池)上。在该实施方式中，J1可以是AlInGaP、J2可以是Al(In)GaAs、J3可以是GaInNAsSb或SiGeSn、以及J4可以是GaInNAsSb或SiGeSn。J1、J2、J3以及J4从Ge或GaAs基底生长成，并且J4为直接位于基底之上的最底部子电池。
在另一实施方式中，J1、J2、以及J3生长在Ge或GaAs基底之上。在示例性实施方式中，J1可以是AlInGaP、J2可以是Al(In)GaAs、J3可以是GaInNAsSb或SiGeSn。该晶片被倒置并结合至Ge基底，该Ge基底变成结J5，并且在该Ge基底上生长有可以是GaInNAsSb或SiGeSn的J4。
在另一实施方式中，J1、J2至Jn生长在Ge或GaAs基底之上。在一个实施方式中，J1包括合金AlInGaP，J2包括合金Al(In)GaAs。在另一实施方式中，J2之上生长有一个或多个其他子电池，其中至少之一为III-AsNV子电池。在又一实施方式中，J1包括合金AlInGaP，J2包括合金Al(In)GaAs，以及直到Jn的其他子电池包括具有III-AsNV子电池的至少一个子电池。这些实施方式被倒置并结合至InGaAs子电池，该InGaAs子电池可存在于承载基底上或存在于InP、Si、GaAs或Ge基底上。在某些实施方式中，J1、J2…Jn生长成与Ge或GaAs点阵匹配。
在使用上述方法的优选的三结太阳能电池实施方式中，释放层生长在Ge或GaAs基底之上。包括AlInGaP或InGaP的第一子电池生长在释放层上，然后包括Al(In)GaAs或InGaAs的第二子电池生长在第一子电池之上。然后包括基底、释放层和两个子电池的该点阵匹配结构被倒置并晶片结合至包含Si基底的Si子电池上。然后Ge或GaAs基底被移除并可再次用于其他生长。在相关实施方式中，Ge或GaAs基底上没有生长释放层。在相关实施方式中，一个或多个子电池结合至Si子电池的底部，以形成四结、五结或六结太阳能电池。在一个实施方式中，一个或两个III-AsNV子电池以及底接触层(即高度导电半导体层)结合至Si子电池的底部。上述III-AsNV子电池以及底接触层生长在Ge或GaAs基底上，其中该Ge或GaAs基底在结合至Si子电池的底部之前或之后被移除。在结合之前，可将III-AsNV子电池退火。在另一实施方式中，InGaAs、Ge、SiGe和/或III-AsNV子电池以及底接触层可结合至Si子电池的底部。
包括图1A-图1E以及图2A-图2D中示出的本文所公开的结构的多个实施方式可使用MBE与MOCVD混合生长倒置方法，通过在经历不同退火和生长条件的两个不同基底上生长倒置且直立的子电池堆而生长。在这种情况下，受益于MBE生长的基底和子电池(如稀释氮化物子电池)单独地在基底(如Ge或GaAs)上生长和退火。其他子电池例如AlGaAs、AlInGaP、InGaP、GaAs等可使用MOCVD生长在多种基底上。这种MOCVD-MBE混合生长方法可用于制造4、5、6、至Jn-结太阳能电池。
使用单生长As n+区域的实施方式
图4A、图4B、图4C、以及图4D示出了晶片结合处理，其中由于高的晶片结合温度，来自某些子电池的As作为用于p型Ge基底的n+掺杂剂。在晶片结合处理之后，为了优化太阳能电池的性能，可通过额外的热处理来增强As扩散。在一些实施方式中，三个或更多个并且多达五个子电池生长在GaAs基底之上，并且最底部子电池生长在GaAs基底上，最上侧子电池为J1。在一些实施方式中，该GaAs基底被减薄至50微米，而在其他实施方式中，减薄至50微米-200微米。在基底被减薄之后，生长在GaAs基底之上的三个或更多个并且多达五个子电池结合在p型Ge基底之上。在高温结合处理中，p型Ge基底通过来自上面的GaAs的As扩散而被掺杂，以形成另外的子电池。图4A中示出了该处理。
在本公开提供的某些实施方式中，形成多结太阳能电池的子电池与每个其他的子电池以及与其生长处的基底进行点阵匹配。
在其他实施方式，三个或更多以及多达五个子电池生长在Ge或GaAs基底之上，并且承载基底附接至J1。由AlAs或AlGaAs制成且具有80％-100％的最优Al组分的释放层首先生长在Ge或GaAs基底之上。然后子电池生长在释放层之上。然后化学地蚀刻和释放Ge或GaAs基底。然后三个或更多以及多达五个子电池通过在高温和高压下退火而被晶片结合在子电池(如含有p型Ge基底的Ge子电池)之上。然后从该结构的顶部移除承载基底。由于位于p型Ge基底之上的邻近子电池中的任何砷外延层而使砷扩散到p型Ge基底中，因此使p型Ge基底掺杂，以从Ge基底形成子电池。图4B中示出了该处理。
图4C和图4D中示出了倒置生长、结合处理以及扩散处理。
在某些实施方式中三个或更多子电池以及在某些其他实施方式中多达五个子电池生长在基底上，在某些实施方式中该基底为Ge基底或GaAs基底。在某些实施方式中，J1生长在Ge或GaAs基底上，J2生长在J1之上。并且在某些实施方式中，其他子电池J3生长在J2上。在另一些实施方式中，J4可生长在J3之上，J5可生长在J4上。如图4C所示，释放层生长在基底上而子电池生长在释放层上。在子电池生长之后，含As的层形成在最顶部子电池(例如4C所示的Jn)上。然后该结构被倒置并且含As的层被晶片结合至p型Ge基底。在结合处理中，砷从含As的层扩散，从而对p型基底掺杂，以形成砷n+区域，从而形成另外的子电池。然后已经被倒置的原始GaAs或Ge基底被化学蚀刻并被释放。图4C中示出了该处理。
在某些实施方式中三个或更多子电池以及在某些其他实施方式中多达五个子电池生长在基底(如Ge基底或GaAs基底)上。在某些实施方式中，J1生长在Ge或GaAs基底上，J2生长在J1之上。并且在某些实施方式中，另外的子电池J3生长在J2上。在另一些实施方式中，J4可生长在J3之上，J5可生长在J4上。如图4D所示，释放层生长在基底之上而子电池生长在释放层上。含As的层可生长在最上侧子电池(例如图4D中的Jn)上。然后中间承载基底可结合至含As的层。如图4D所示，GaAs或Ge基底被化学蚀刻并被移除。然后第二承载基底可附接至该结构的顶部，如结合至J1。然后整个结构被倒置，中间承载基底被释放，从而含As的层可被晶片结合至p型Ge基底。从含As的外延层发生的砷扩散，对p型Ge基底掺杂，形成砷n+区域，从而形成子电池。然后附接至J1的第二承载基底通过化学蚀刻被释放。图4D中示出了该处理。
使用单生长Pn+区域的实施方式
图4A-D中示出利用高的晶片结合温度，利用P作为n型掺杂剂通过扩散技术进行相同掺杂来形成底Ge子电池。在该方法中，选自(Al)InGaP、InP或GaP的含磷合金层形成在释放层之上，其中该释放层位于GaAs或Ge基底之上并在图5A-C示出。在高温结合处理中，P从含磷层扩散至p型Ge基底中，以形成磷n+区域，从而形成子电池。在晶片结合处理之后，为了优化太阳能电池的性能，可通过额外的热处理增强P扩散。
如图5A所示，三个或更多以及多达五个子电池生长在含磷层之上，其中该含磷层生长在释放层上，该释放层生长在Ge或GaAs基底上。承载基底结合至J1。释放层应用在Ge基底之上，或在其他实施方式中应用在GaAs基底之上，其中该释放层可由AlAs或AlGaAs制成并具有80％-100％的Al组分。选自(Al)InGaP、InP或GaP的另外合金层生长在释放层上并位于子电池之下。在形成子电池并且承载基底附接至最上侧子电池之后，化学地蚀刻并释放Ge或GaAs基底。然后三个或更多以及多达五个子电池与含磷合金层一起通过在高温和高压下进行退火而被晶片结合在另一含有p型Ge基底的另一Ge子电池之上。然后从该结构的顶部移除承载基底。磷从含磷层扩散至p型Ge层中，以形成磷n+区域，从而形成子电池。图5A中示出了该处理。
如图5B所示，三个或更多子电池以及在其他实施方式中多达五个子电池生长在基底(如Ge基底或GaAs基底)上。在某些实施方式中，J1生长在Ge或GaAs基底上，J2生长在J1之上。并且在某些实施方式中，另外的子电池J3生长在J2上，或另一J4生长在J3上，或另一J5生长在J4上。如图5B所示，释放层首先生长在基底之上而子电池生长在释放层上。选自(Al)InGaP、InP或GaP的含磷合金层生长成该结构的顶层。然后该结构被倒置并被晶片结合至p型Ge基底，然后该p型Ge基底通过来自合金的n+P扩散而被掺杂，形成了磷n+区域和Ge子电池。然后已经被倒置的原始GaAs或Ge基底被化学蚀刻并被释放。图5B中示出了该处理。
如图5C所示，三个或更多子电池以及在其他实施方式中多达五个子电池生长在基底(如Ge基底或GaAs基底)上。在某些实施方式中，J1生长在Ge或GaAs基底上，J2生长在J1之上。并且在某些实施方式中，另外的子电池J3生长在J2上，或另一J4生长在J3上，或另一J5生长在J4上。如图5C所示，释放层首先生长在基底上而子电池生长在释放层上，其中该释放层由AlAs或AlGaAs制成并具有80％-100％的Al组分。包括例如InGaP、InP或GaP的含磷合金层生长在最上侧子电池Jn上。然后中间承载基底结合至含磷层。然后化学蚀刻和除去Ge或GaAs基底。然后第二承载基底附接至该结构的顶部，即结合至J1。然后整个结构被倒置，中间承载基底被释放，从而最底部子电池可在高温和高压下被晶片结合至p型Ge基底。在结合处理中，通过来自含磷层的磷的扩散来掺杂p型Ge基底，以形成磷n+区域，从而形成Ge子电池。然后附接至J1的第二承载基底例如通过化学蚀刻而被释放。图5C中示出了该处理。
单独退火
在本公开提供的优选实施方式中，形成多结太阳能电池的子电池与每个其他子电池以及与其生长处的基底进行点阵匹配(即这些子结构或子电池堆被点阵匹配)。
各个子电池、子电池组、及子电池和基底的组合可在生长和/或结合至其他结构之前和/或之后被退火。本公开所提供的方法用于独立于其他子结构来形成将被退火的多结太阳能电池。可在合适的温度和时间处使该子结构退火，以增强各个子电池的性能。例如，可在用于第一时间周期的第一温度下将包括形成在第一基底上的一个或多个子电池的子结构退火，而可在用于第二时间周期的第二温度下将形成在第二基底上包括一个或多个子电池的子结构退火。在将两个子结构退火之后，这些子结构可被结合，并且如果合适的话可进一步处理以提供多结太阳能电池。如果期望，还可在结合之后将多结太阳能电池退火。
在某些实施方式中，形成在第一基底上的第一组子电池可包括含As的层或含P的层，并且含As的层或含P的层可结合至p型Ge基底，其中该p型Ge基底由于砷或磷的扩散形成Ge子电池。形成在基底上的子电池组可在不同条件下退火以优化子电池的性能、改进点阵匹配、提高可靠性、或因其他原因。独立形成的子电池组(之后相结合以形成多结太阳能电池)还提高在有利或最优条件下的生长子电池组的能力，其中这种生长条件可能对其他子电池的形成不是有利的或最优的。
可通过多种生长技术(包括MBE和化学气相淀积如MOCVD)制造子电池。在一个实施方式中，位于第一基底上的一个或多个子电池通过MBE被生长，而一个或多个子电池通过MOCVD被生长在第二基底上。在单独的热退火处理之后，子电池然后被一起晶片结合至一个多结太阳能电池中。
使用单独退火的实施方式
在优选实施方式中，形成多结太阳能电池的子电池中至少之一为III-AsNV子电池，如图3A-图3C所示。在这种实施方式中，III-AsNV子电池可形成在一个基底(如Ge基底)上，而其他子电池形成在第二基底(如GaAs基底)上。这些基底可以是不同材料，如InP，Ge或Si，或者这些基底可以是相同材料。此外，一个或多个子电池可包括基底，如Ge子电池。在子电池形成在各自的基底上之后，各基底可进行不同的或相似的退火处理，或不进行退火处理。然后子电池和/或基底可结合在一起，其中可在不同基底上的暴露的或顶部半导体层之间直接进行结合，或在暴露的半导体层之间可使用粘合层。结合可包括应用热处理和压力处理。在结合之后，可例如通过抛光和/或蚀刻移除基底之一或两者都移除。然后另外的晶片结合至其他基底(如Ge或Si基底)，以增加其他子电池，从而形成三结、四结、五结或六结的多结太阳能电池。所有的子电池之间可存在隧道结，并且结合可发生在隧道结层附近或隧道结层中间。结合还可发生在太阳能电池操作中具有最小光吸收的层(如子电池的窗层或缓冲层)附近或其中间。在所有子电池都被连接并且根据需要基底被移除之后，结合的晶片被加工到一个或多个太阳能电池设备中。
在一个实施方式中，第一子电池包括第一Ge基底。其余子电池形成在GaAs或Ge的单独第二基底上，包括III-AsNV、(Al,In)GaAs(P)、以及(Al)InGaP子电池。如本文所述，后者子电池可生长成倒置配置，以使得顶部子电池首先形成在基底上而第二子电池最后形成，或可形成为标准配置，其中第二子电池首先形成在基底上而顶部子电池最后形成。在形成子电池之后，可通过MBE或MOCVD使第二基底和子电池退火。第一基底和子电池也可在相同或不同的条件下退火。接着，在一个实施方式中，在第一基底和第二基底的最上侧的暴露层之间进行结合。在另一实施方式中，在第一基底的最上侧暴露层和第二基底的底部之间进行结合。在结合之后，可使用另一热处理，并且可移除基底之一或两者都移除。然后可将结合的晶片加工到一个或多个太阳能电池设备中。
在其他实施方式中，晶片结合发生在III-AsNV子电池与(Al,In)GaAs(P)子电池之间，或发生在III-AsNV子电池与第一InGaAs子电池之间，或者晶片结合可发生在III-AsNV子电池与Si基底之间。
在一个具体优选实施方式中，III-AsNV子电池生长在Ge子电池上，其中该Ge子电池中包括原位的Ge基底。如图3A所示，Ge子电池和Ge基底在时间和温度的某一条件下退火，以优化Ge子电池的性能。可包括一个或多个III-AsNV子电池的其他子电池生长在不同基底上并在不同时间和温度条件下退火，并在退火之后结合至Ge子电池。在某些实施方式中，III-AsNV子电池为子电池堆中最下侧的子电池(例如具有最低带隙的子电池)，并结合至Ge子电池。通常，III-AsNV子电池需要500-900℃的退火温度。
在其他的某些实施方式中，III-AsNV子电池生长在承载基底Ge-on-Si上并在时间和温度的某些条件下原位或生长后退火，如图3B所示。可利用本领域公知的多种方法(包括晶片结合、缓冲等)制造Ge-on-Si承载基底。可包括一个或多个III-AsNV子电池的其他子电池点阵匹配地生长在单独基底上并在不同条件下退火，之后结合到在Ge结上生长的III-AsNV上。
在其他某些实施方式中，III-AsNV子电池生长在外延SiGe子电池上并在时间和温度的某些条件下原位或生长后退火，如图3C所示，其中该外延SiGe子电池生长在GaAs基底上。可包括一个或多个III-AsNV子电池的其他子电池可生长在单独基底上并在不同条件下退火，之后结合到在Ge子电池上生长的III-AsNV上。
如图3A、图3B以及图3C所述的这些结构(包括III-AsNV电池、Ge子电池、外延Ge子电池和/或外延SiGe子电池、以及基底)使用图1A-图1C和图2A-图2B所示的方法被晶片结合至在GaAs或Ge基底上生长的其他子电池上。
在相关实施方式中，包括Ga(In)NP(As)子电池的一个或多个子电池位于第一基底上并且可进行第一热退火。第一基底可以是GaP或Si。一个或多个子电池位于一个或多个其他基底上，并且所有子电池结合起来，以形成多结太阳能电池。任何的上述方法可用于形成多结太阳能电池。
已参考具体实施方式解释了本发明。但对于本领域的普通技术人员，其他实施方式也将是显而易见的。因此，本发明并非旨在被限制，而仅由权利要求书限制。

Claims (37)

1.一种多结太阳能电池，包括：
具有一个或多个子电池的第一组；以及
具有一个或多个子电池的第二组，其中所述一个或多个子电池中每个均与第二基底进行点阵匹配；
其中：
所述具有一个或多个子电池的第二组结合至所述具有一个或多个子电池的第一组；
所述多结太阳能电池包括至少三个子电池；以及
所述至少三个子电池中至少之一包括基础层，所述基础层包括具有周期表上IIIA族、IV族以及VA族中的元素的合金。
2.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其中所述具有一个或多个子电池的第一组中每个子电池均与第一基底进行点阵匹配。
3.根据权利要求2所述的多结太阳能电池，其中所述第一基底包括选自Ge、GaAs以及p型Ge的材料。
4.根据权利要求2所述的多结太阳能电池，其中所述第一基底包括选自Ge、SiGe、GaAs以及InP的材料。
5.根据权利要求2所述的多结太阳能电池，其中，
所述第一基底包括选自Ge和GaAs的材料；以及
所述具有一个或多个子电池的第一组包括生长在所述第一基底上的III-AsNV子电池。
6.根据权利要求5所述的多结太阳能电池，其中至少一个III-AsNV子电池包括GaInAsSb合金。
7.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其中所述具有一个或多个子电池的第一组包括覆盖Si基底的外延Ge基底。
8.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其中，
所述第二基底包括减薄的基底；以及
所述减薄的基底与所述具有一个或多个子电池的第一组相结合。
9.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其中，
所述第二基底被从所述具有一个或多个子电池的第二组移除；以及
所述具有一个或多个子电池的第二组与所述具有一个或多个子电池的第一组相结合。
10.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其中，
所述具有一个或多个子电池的第一组在第一条件下退火；
所述具有一个或多个子电池的第二组在第二条件下退火；以及
所述第一条件不同于所述第二条件。
11.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其中在将所述具有一个或多个子电池的第二组退火之前，所述第二基底被减薄。
12.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其中在将所述具有一个或多个子电池的第二组退火之前，所述第二基底被移除。
13.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其中所述具有一个或多个子电池的第一组还包括覆盖最上侧子电池的扩散结层。
14.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其中所述具有一个或多个子电池的第二组还包括位于最下侧子电池下面的含As的层。
15.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其中，
所述具有一个或多个子电池的第一组包括p型Ge基底；
所述具有一个或多个子电池的第二组包括减薄的基底；以及
所述减薄的基底与所述Ge基底相结合。
16.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其中，
所述具有一个或多个子电池的第一组包括p型Ge基底；
所述具有一个或多个子电池的第二组包括位于最下侧子电池下面的含As的层；以及
所述含As的层与所述Ge基底相结合。
17.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其中，
所述具有一个或多个子电池的第一组包括p型Ge基底；
所述具有一个或多个子电池的第二组包括位于最下侧子电池下面的选自InGaP、InP、和GaP的含磷层；以及
所述含磷层与p型Ge基底相结合。
18.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其中所述第二基底包括选自Ge和GaAs的材料。
19.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其中所述具有一个或多个子电池的第二组生长在覆盖所述第二基底的释放层上。
20.根据权利要求19所述的多结太阳能电池，其中所述释放层包括选自AlAs和AlGaAs的材料，其中Al含量大于80％。
21.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其中所述具有一个或多个子电池的第一组包括选自Ge子电池和SiGe子电池的子电池。
22.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其中所述至少三个子电池中每个均包括独立地选自(Al)InGaP、(Al)GaAs、InGaAsP、AlInGaAs、InGaAs、InP、Ga(In)As、以及(Al)GaAs的基础层。
23.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其中所述第二基底包括选自Ge、SiGe、GaAs以及InP的材料。
24.一种制造多结太阳能电池的方法，包括：
形成具有一个或多个子电池的第一组；
形成具有一个或多个子电池的第二组，其中所述一个或多个子电池中每个均与第二基底点阵匹配；
减薄所述第二基底；以及
将减薄的所述第二基底结合至所述具有一个或多个子电池的第一组的顶部子电池，以形成多结太阳能电池；
其中：
所述多结太阳能电池包括至少三个子电池；以及
所述至少三个子电池中至少之一包括基础层，所述基础层包括具有周期表上IIIA族、IV族、以及VA族中的元素的合金。
25.根据权利要求24所述的方法，其中所述具有一个或多个子电池的第一组的一个或多个子电池中每个均与第一基底进行点阵匹配。
26.根据权利要求24所述的方法，包括在减薄所述第二基底之前附接承载基底至所述具有一个或多个子电池的第二组的顶部子电池。
27.根据权利要求24所述的方法，其中，
所述具有一个或多个子电池的第一组在第一条件下退火；以及
所述具有一个或多个子电池的第二组在结合之前在第二条件下退火。
28.一种制造多结太阳能电池的方法，包括：
形成具有一个或多个子电池的第一组；
形成覆盖释放层的具有一个或多个子电池的第二组，其中所述释放层覆盖第二基底，并且所述一个或多个子电池中每个均与所述第二基底进行点阵匹配；
将承载基底附接至所述具有一个或多个子电池的第二组的顶部子电池；
从所述第二基底释放所述具有一个或多个子电池的第二组；以及
将所述具有一个或多个子电池的第二组结合至所述具有一个或多个子电池的第一组的顶部子电池，以形成多结太阳能电池；
其中：
所述多结太阳能电池包括至少三个子电池；以及
所述至少三个子电池中至少之一包括基础层，所述基础层包括具有周期表上IIIA族、IV族、以及VA族中的元素的合金。
29.根据权利要求28所述的方法，其中所述具有一个或多个子电池的第一组的一个或多个子电池中每个均与第一基底进行点阵匹配。
30.根据权利要求28所述的方法，其中形成具有一个或多个子电池的第二组的步骤包括：在所述释放层上形成所述具有一个或多个子电池的第二组。
31.根据权利要求28所述的方法，其中结合步骤包括：将所述具有一个或多个子电池的第二组的具有最低带隙的子电池结合至所述具有一个或多个子电池的第一组的顶部子电池。
32.根据权利要求28所述的方法，其中所述具有一个或多个子电池的第二组以非倒置顺序形成。
33.根据权利要求28所述的方法，其中所述具有一个或多个子电池的第二组以倒置顺序形成。
34.根据权利要求28所述的方法，其中，
所述具有一个或多个子电池的第一组在第一条件下退火；以及
以及所述具有一个或多个子电池的第二组在结合之前在第二条件下退火。
35.根据权利要求28所述的方法，还包括：
形成覆盖所述释放层的含As的层；
形成具有一个或多个子电池的第二组的步骤包括：在所述含As的层上形成所述具有一个或多个子电池的第二组；以及
结合的步骤包括：将所述含As的层结合至所述具有一个或多个子电池的第一组的顶部子电池。
36.根据权利要求28所述的方法，还包括：
形成覆盖所述释放层的含P的层；
形成具有一个或多个子电池的第二组的步骤包括：在所述含P的层上形成所述具有一个或多个子电池的第二组；以及
结合的步骤包括：将所述含P的层结合至所述具有一个或多个子电池的第一组的顶部子电池。
37.根据权利要求36所述的方法，其中所述含P的层包括选自InGaP、InP、以及GaP的合金。
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