DE69911118T2 - Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter-Dünnschicht und Verfahren zur Herstellung einer diese Schicht anwendenden Solarzelle - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter-Dünnschicht und Verfahren zur Herstellung einer diese Schicht anwendenden Solarzelle Download PDF

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterdünnschicht und insbesondere ein Verfahren zum Abschälen einer Halbleiterdünnschicht sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle unter Verwendung des Verfahrens zum Abschälen der Halbleiterdünnschicht.
  • Es gibt eine bekannte Technologie zur Ausbildung einer Halbleiterdünnschicht durch eine Abschälschicht wie etwa eine poröse Schicht oder dergleichen auf einem Halbleitersubstrat, wonach die Halbleiterdünnschicht von dem Halbleitersubstrat abgeschält wird. Spezielle Abschälverfahren beinhalten Verfahren durch Ätzen sowie mechanische Abschälverfahren unter Anwendung einer äußeren Kraft.
  • Als Beispiel für letzteres offenbart die Druckschrift JP-A-7-302 889 (Canon K. K.) eine Technik zur Ausbildung einer porösen Schicht auf einer Oberfläche eines ersten Siliziumwafers, wonach eine epitaktische Siliziumschicht darauf ausgebildet wird, ein zweiter Siliziumwafer mit der epitaktischen Siliziumschicht verbunden wird, ferner Platten mit den jeweiligen Silizumwafern verbunden werden, und sodann die Platten voneinander separiert werden, wodurch die epitaktische Siliziumschicht von dem ersten Siliziumwafer abgeschält wird.
  • Die Druckschrift JP-A-8-213 645 (Anmelder: SONY CORP.) beschreibt eine zu der vorstehend beschriebenen ähnliche Technologie zur Ausbildung einer porösen Schicht auf einer Oberfläche eines einkristallinen Siliziumsubstrats, wonach ein pn-Übergang (Solarzellenschichten) darauf epitaktisch aufgewachsen wird, die Rückoberfläche des einkristallinen Siliziumssubstrats mit einer Einspannvorrichtung mit einem Haftmittel auf der einen Seite verbunden wird, und außerdem eine weitere Einspannvorrichtung beispielsweise aus Metall, Quarz oder dergleichen mit der Seite der abzuschälenden Solarzellenschichten auf der anderen Seite verbunden wird, wonach die beiden Einspannvorrichtungen voneinander separiert werden, wodurch die Solarzellenschichten von dem Siliziumsubstrat abgeschält werden.
  • Bei dem Abschälvorgang der Halbleiterdünnschicht oder der Solarzellenschichten gemäß den bekannten Techniken wird sowohl die Siliziumsubstratseite als auch die Seite der abzuschälenden Halbleiterdünnschicht durch eine steifen Körper oder durch eine flache Platte mit geringer Flexibilität gestützt, und somit werden die verbundenen flachen Platten beim Abschälvorgang voneinander separiert. Daher ist für den Abschälvorgang eine beträchtliche Kraft erforderlich. Dies könnte zur Beschädigung der zur Verwendung erwarteten Halbleiterdünnschicht führen. Zudem erfordern die vorstehend beschriebenen Techniken einen Schritt des Aufbringens und Ausheilens des Haftmittels zum Sichern des Substrats an die Platte oder die Einspannvorrichtung, was der Grund für eine verminderte Produktivität ist. Ferner verbleibt das Haftmittel auf der Rückoberfläche des Substrats und die vorstehend beschriebenen Techniken erfordern somit einen Schritt zur Entfernung des Haftmittels, um das verbliebene Substrat zu regenerieren.
  • Zudem wird gewürdigt, dass die US-Patentschrift 4 303 463 ein Verfahren zum Abschälen von dünnen Schichten aus Kristall von den Substraten offenbart, auf denen sie aufgewachsen wurden. Eine dünne Schicht aus einem einkristallinen Material wird auf einem einkristallinen Substrat mit einem geringeren Schmelzpunkt als die Schicht aufgewachsen. Die Schicht und das Substrat werden sodann auf die Schmelzpunkttemperatur des Substratmaterials gebracht, und die Schicht wird mit einem heißen Objekt in Verbindung gebracht, so dass Wärme durch die Schicht zu dem Substrat zum Verflüssigen des mit der Schicht zusammenhängenden Substratmaterials fließt. Die Schicht wird von dem Substrat abgeschält, wo eine derartige Verflüssigung auftrat.
  • Ferner offenbart die Druckschrift EP-A-0 849 788 als frühere Anmeldung der Anmelderin und als Stand der Technik gemäß Artikel 54(3) EPÜ ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterabschnitts, welches die Schritte des Verbindens einer Schicht mit einem Substrat mit einer porösen Halbleiterschicht sowie Separieren der Schicht von dem Substrat an der porösen Halbleiterschicht durch Aufbringen einer Kraft auf die Schicht in einer Abschälrichtung umfasst.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Abschälverfahren zum Abschälen der Halbleiterdünnschicht von dem Substrat ohne Beschädigung auf leichte Weise bereitzustellen.
  • Ferner wird ein Verfahren bereitgestellt, bei dem das Substrat ohne Kontamination gehalten wird.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gemäß den beigefügten unabhängigen Patenansprüchen gelöst.
  • Vorteilhafte Abwandlungen sind in den beigefügten abhängigen Patentansprüchen definiert.
  • 1 zeigt eine Perspektivansicht eines Beispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung der Halbleiterdünnschicht;
  • Die 2A und 2B zeigen Perspektivansichten von erfindungsgemäß anwendbaren Dünnschichtstützelementen, wobei 2A ein Beispiel zeigt, bei dem ein Teil der Oberfläche eine flache Oberfläche ist, und 2B ein Beispiel zeigt, bei dem der Krümmungsradius variiert;
  • Die 3A und 3B zeigen Schnittansichten zur Beschreibung eines beispielsgemäßen Vorgangs zum Abschälen der Halbleiterdünnschicht, wobei 3A einen Zustand zu Beginn des Abschälens und 3B einen Zustand während des Abschälvorgangs zeigen;
  • 4 zeigt eine Schnittansicht eines Beispiels des Substrathalteverfahrens durch Vakuumansaugen;
  • 5 zeigt eine Schnittansicht eines Beispiels des Substrathalteverfahrens durch elektrostatisches Ansaugen;
  • 6 zeigt eine Schnittansicht eines Beispiels des Substrathalteverfahrens durch eine Befestigungsklammer;
  • 7 zeigt eine Schnittansicht eines Beispiels des Substratshalteverfahrens durch eine Befestigungsklammer in Messerform;
  • 8 zeigt eine Schnittansicht zur Beschreibung eines Beispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Solarzelle;
  • 9 zeigt eine Schnittansicht zur Beschreibung eines weiteren Beispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung der Solarzelle; und
  • Die 10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F und 10G zeigen Schnittansichten zur Beschreibung des Abschälschritts bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der Halbleiterdünnschicht.
  • 1 zeigt eine Perspektivansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Halbleiterdünnschicht, wobei ein Zwischenzustand bei einem Abschälvorgang gezeigt ist. Die Abläufe zum Abschälen bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden nachstehend unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
    • (1) Zunächst wird eine Separationsschicht auf eine Oberfläche des Substrats 1 und einer Halbleiterdünnschicht 2 auf der Separationsschicht ausgebildet. Die Separationsschicht kann eine durch die Anodisierung eines Siliziumsubstrats ausgebildete poröse Schicht oder eine durch Implantieren von H+ (Wasserstoffionen) in die Oberfläche des Siliziumsubstrats und deren Ausheilung ausgebildete Abschälschicht sein. Die Separationsschicht kann außerdem eine auf einem Substrat aus Glas, Metall oder dergleichen ausgebildete Grafitschicht sein. Das derart hergestellte Substrat wird auf einem Substratstützelement 3 einer aus dem Substratstützelement 3 und einem Dünnschichtstützelement 5 zusammengesetzten Abschälvorrichtung befestigt und damit gesichert, ohne ein Haftmittel zu verwenden, wie es in 1 dargestellt ist. Ein geeignet anwendbares Sicherungsverfahren kann ein Verfahren für eine engen Anhaftung unter Verwendung einer physikalischen Kraft sein, im Einzelnen Vakuumansaugen, elektrostatisches Ansaugen, mechanisches Halten mit einer Befestigungsklammer oder dergleichen, oder eine Kombination daraus. Die Verwendung dieser Halteverfahren stellt dahingehend einen Vorteil bereit, dass sie die Wiederverwendung des Substrats nicht beeinflussen, weil das nach dem Abschälen der Halbleiterdünnschicht verbliebene Substrat nicht kontaminiert ist.
    • (2) Eine Schicht 4 mit Flexibilität wird sodann mit der Oberfläche der Halbleiterdünnschicht verbunden. Die hergestellte Schicht 4 ist etwas größer als das Substrat 1, so dass sich die Schicht 4 von dem Substrat 1 nach außen erstreckt. Wenn die verwendete Schicht 4 ein Klebeband ist, bei dem ein Haftmittel im Voraus auf einer Filmbasis angeordnet wird, kann ein Aufbringungsschritt und ein Ausheilschritt des Haftmittels weggelassen werden, was die Produktivität bedeutend verbessert. Daher ist die Verwendung des Klebebands vorzuziehen. Bei einem anderen anwendbaren Verfahren wird die Schicht 4 befestigt und gesichert, nachdem das Haftmittel auf der Halbleiterdünnschicht 2 angeordnet wird. Spezielle Materialien für die Schicht 4 können Polyester, Polycarbonat, Polyvinylchlorid, Ethylenvinylacetatcopolymer, Ethylenethylacrylatcopolymer, Polyethylen, Polypropylen, Ethylenpropylencopolymer, Polyethylenterephthalat, Ethylentetrafluorethylencopolymer usw. sein. Metallschichten wie etwa aus Eisen, Kupfer, Aluminium oder rostfreiem Stahl können ebenfalls verwendet werden. Das Haftmittel zum Verbinden der Schicht 4 mit der Halbleitdünnschicht 2 kann Acrylharz, Epoxidharz, Silikonharz, Fluorharz usw. sein.
  • Wenn das Klebeband als Schicht 4 verwendet wird, wird vorzugsweise eine Haftmittelart als Haftmittel des Klebebandes verwendet, das durch Zufuhr einer Aktivierungsenergie ausgeheilt wird, weil es eine starke Haftstärke aufweist. Die Aktivierungsenergie kann unter Verwendung von ultravioletten Strahlen, Infrarotstrahlen, Elektronenstrahlen, Röntgenstrahlen oder Ultraschallwellen zugeführt werden.
  • In Fällen, wo die Schicht 4 verbunden wird, nachdem das Haftmittel auf der Halbleiterdünnschicht 2 angeordnet ist, wird vorzugsweise ein Harz mit einer ausgezeichneten Lichtübertragungseigenschaft verwendet, wie etwa beispielsweise Ethylenvinylacetatcopolymer (EVA), Ethylenethylacrylatcopolymer (EEA) oder dergleichen, wenn der Dünnschichthalbleiter 2 auf die Solarzelle angewandt wird. Ein Beispiel zur Verwendung eines derartigen thermoplastischen Kunststoffes oder Reaktionsharzes ist, dass das in Schichtform ausgebildete Klebeharz auf der Halbleiterdünnschicht 2 befestigt wird, die Schicht 4 darauf befestigt wird, und die Schicht 4 unter Wärme und Druck zur Verbindung mit der Halbleiterdünnschicht 2 gepresst wird. Die vorstehend beschriebenen Abläufe (1), (2) können außerdem in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden. Genauer können die Abläufe so angeordnet werden, dass die Schicht 4 zunächst mit der Halbleiterdünnschicht 2 verbunden wird, und das Substrat 1 danach auf dem Substratstützelement 3 gesichert wird.
    • (3) Die Kante der sich von dem Substrat 1 nach außen erstreckenden Schicht 4 wird auf dem Dünnschichtstützelement 5 mit gekrümmter Oberfläche gesichert. Ein Beispiel des Sicherungsverfahrens wird nachstehend beschrieben; die Kante der Schicht 4 wird in eine in der Oberfläche des Dünnschichtstützelementes 5 ausgebildeten Nut 7 hineingesteckt, und danach wird die Schicht 4 durch ein Schichtsicherungselement 6 in Plattenform gepresst und gesichert. Das Dünnschichtstützelement 5 kann gemäß 1 von zylindrischer Form sein, aber die gekrümmte Oberfläche muss nicht immer umlaufend sein, wie es in 2A gezeigt ist. Da eine relativ große Abschälkraft zu Beginn des Abschälvorgangs der Halbleiterdünnschicht 2 erforderlich ist, wird vorzugsweise eine derartige Form der gekrümmten Oberfläche verwendet, dass an einem Abschnitt ein kleiner Krümmungsradius vorliegt, um die Kante des Substrats am Anfang des Abschälvorgangs zu berühren, wie es in 3A gezeigt ist, und dass der Krümmungsradius mit fortschreitendem Abschälvorgang graduell ansteigt, wie es in 3B gezeigt ist. Dies kann beispielsweise durch Definition des Lateralquerschnitts in elliptischer Form gemäß 2B, in einer zykloidischen Krümmung, in einer Kettenkrümmung oder dergleichen verwirklicht werden. Derartigen Formen der gekrümmten Oberfläche bieten den Vorteil, dass zu Beginn des Abschälvorgangs eine ausreichende Abschälkraft aufgeboten wird, und dass im zentralen Teil der Halbleiterdünnschicht wenig Schaden angerichtet wird, weil sie mit einem relativ großen Krümmungsradius abgeschält wird. Ein anderes Verfahren, um die zu Beginn des Abschälvorgangs benötigte relativ große Abschälkraft zu erhalten, ist ein Verfahren zur Verwendung einer relativ großen Abschälrate zu Beginn des Abschälvorgangs, wobei die Abschälraten mit fortschreitendem Abschälvorgang verringert werden. Eine derartige Steuerung der Abschälraten kann durch Variation der Rotationsgeschwindigkeit des Dünnschichtstützelements 5 verwirklicht werden.
    • (4) Danach wird das Dünnschichtstützelement 5 gedreht, wodurch die Halbleiterdünnschicht 2 in dem mit der Schicht 4 verbundenen Zustand abgeschält wird. Während der Drehung des Dünnschichtstützelements 5 muss das Stützelement 5 ohne Rutschen auf dem Substratstützelement 3 ruhig drehen. Somit ist es wünschenswert, Kontaktabschnitte zwischen dem Substratstützelement 3 und dem Dünnschichtstützelement 5 mit einer Rutschverhinderungseinrichtung bereitzustellen. Die Rutschverhinderungseinrichtung kann eine Rändelung, ein Zahnstangengetriebemechanismus usw. sein. Falls der gekrümmte Oberflächenteil des Dünnschichtstützelementes 5 mit einem elastischen Element aus Gummi oder dergleichen versehen ist, kann der Schaden an der Halbleiterdünnschicht 2 reduziert werden, und das Dünnschichtstützelement 5 kann vor einem Rutschen auf der Halbleiterdünnschicht 2 bewahrt werden. Eine Abschälunterstützungskraft kann außerdem zwischen dem Substrat 1 und der Halbleiterdünnschicht 2 während des Abschälvorgangs aufgebracht werden. Ein Verfahren zum Aufbringen der Abschälunterstützungskraft kann ein Verfahren sein, beim dem ein Keil mechanisch dazwischengetrieben wird, ein Verfahren zum Aufbringen eines Flüssigkeitsdüsenstrahls, ein Verfahren für die Zufuhr einer elektromagnetischen Welle usw. Die erfindungsgemäß hergestellte Halbleiterdünnschicht kann auf Solarzellen, Nicht-Emissionsdioden, Feldeffekttransistoren usw. angewandt werden.
  • [Abschälschritt]
  • Ein Beispiel für den Abschälschritt in der Reihe der vorstehend beschriebenen Herstellungsschritte wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 10A bis 10G beschrieben. Die 10A bis 10G zeigen Schnittansichten zur Beschreibung des Beispiels für den Abschälschritt.
  • Zunächst wird die Schicht 4 mit der Oberfläche des Substrats 1 mit der Halbleiterdünnschicht 2 und der (nicht dargestellten) Trennungsschicht dazwischen verbunden, und dieses Substrat 1 wird auf dem Substratstützelement 3 durch Vakuumansaugen gesichert (10A). Die Schicht 4 wird so verbunden, dass ein Ende davon von dem Substrat 1 nach außen ragt.
  • Danach wird das Substratstützelement 3 hoch bewegt, um die Schicht 4 auf dem Substrat 1 in Kontakt mit dem Dünnschichtstützelement 5 zu bringen (10B).
  • Sodann wird die Kante der Schicht 4 eingeklemmt und durch das mit dem Dünnschichtstützelement 5 verbundene Schichtsicherungselement 6 gesichert (10C).
  • Gemäß 10D wird sodann das Substratstützelement 3 nach links bewegt, und das Dünnschichtstützelement 5 wird ebenfalls synchron dazu gedreht, wodurch der Abschälvorgang begonnen wird. Das Substratstützelement 3 beziehungsweise das Dünnschichtstützelement 5 sind mit einer Zahnstange ausgerüstet.
  • Während das Substratstützelement 3 weiter nach links bewegt wird, wird das Dünnschichtstützelement 5 weiter gedreht, um den Abschälvorgang fortzuführen (10E).
  • Nachdem die gesamte Halbleiterdünnschicht 2 durch die Rotation des Dünnschichtstützelements abgeschält ist (10F), wird das Substratstützelement 3 nach unten bewegt (10G).
  • [Verfahren zur Substrathalterung]
  • Nachstehend wird ein Bespiel zum Halten (Sichern) des Substrats durch Vakuumansaugen beschrieben. 4 zeigt eine Schnittansicht eines Zustands, bei dem das Substrat 1 auf dem Substratstützelement 3A durch Vakuumansaugen gehalten wird. In derselben Figur weist das Substratstützelement 3A Luftöffnungen 10 auf, und das Innere wird durch die Luftöffnungen 10 zur Erzeugung eines Vakuum- bis nahezu Vakuumzustands evakuiert, wodurch das Substrat 1 auf dem Substratstützelement 3A gehalten wird. Dabei kann ein elastisches Element zwischen dem Substrat 1 und dem Substratstützelement 3A angeordnet sein. Diese Konfiguration erlaubt die Aufrechterhaltung des Vakuums selbst bei einer leichten Verbiegung des Substrats 1, und erhöht somit die Stärke des Vakuumansaugens, um der Abschälkraft der Halbleiterdünnschicht 2 zu widerstehen. Das elastische Element kann eine Silikonharzschicht mit den Luftöffnungen 10 entsprechenden Löchern sein. Die Haltekraft zum Stützen und Sichern des Substrats 1 kann so gesteuert werden, dass sie relativ groß um den Startpunkt des Abschälvorgangs herum ist, und sich in Entfernung von dem Startpunkt des Abschälvorgangs verringert. Diese Steuerung der Haltekraft kann beispielsweise durch Bereitstellung der Luftöffnungen 10 in hoher Dichte nahe dem Startpunkt des Abschälvorgangs sowie durch Verringerung der Dichte der Luftöffnungen entfernt von dem Startpunkt des Abschälvorgangs implementiert werden.
  • Nachstehend wird ein Beispiel des Haltens (Sicherns) des Substrats durch elektrostatisches Ansaugen in einer Bauart mit einer einzelnen Elektrode beschrieben. 5 zeigt eine Schnittansicht eines Zustands, bei dem das Substrat 1 auf dem Substratstützelement 3B durch elektrostatisches Ansaugen gehalten wird. In derselben Figur ist das Substratstützelement 3B aus einem Isolator wie etwa Aluminiumoxid oder dergleichen ausgebildet, und weist eine Elektrode 11 im Inneren auf. Das Substrat 1 ist beispielsweise geerdet, und eine Gleichstromenergieversorgung ist zwischen der Elektrode 11 und Masse angelegt. Bei dieser Anordnung wird das Substrat 1 auf dem Substratstützelement 3B durch eine Potenzialdifferenz zwischen der Elektrode 11 und dem Substrat 1 gehalten.
  • Nachstehend wird ein Beispiel für das mechanische Halten (Sichern) des Substrats durch eine Befestigungsklammer beschrieben. 6 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Zustands, bei dem das Substrat 1 durch die auf dem Substrathalteelement 3 bereitgestellte Befestigungsklammer 12 gesichert wird. Zur Realisierung dieser Sicherung wird beispielsweise die Peripherie des Substrats zunächst schräg geschnitten, um eine Halterung für die Befestigungsklammer auszubilden, und das Substrat 1 wird auf dem Substrathaltelement 3 durch die Befestigungsklammer 12 gehalten. 7 zeigt eine Schnittansicht eines weiteren Beispiels des Haltevorgangs unter Verwendung der Befestigungsklammer einer anderen Bauart. Bei diesem Beispiel wird die Befestigungsklammer 13 in Messerform in das Substrat 1 gesteckt, während die Halbleiterdünnschicht 2 am Startpunkt des Abschälvorgangs bricht. Dabei müssen die anderen Randabschnitte nicht fixiert sein, solange das Substrat so gehalten wird, dass es nicht hochkommt. Dieses Verfahren weist den Vorteil auf, in der Lage zu sein, das Abschälen der Halbleiterdünnschicht auszulösen und außerdem gleichzeitig das Substrat zu halten.
  • [Dünnschichtstützelement]
  • Das Dünnschichtstützelement 5 kann nicht nur als Einrichtung zum Stützen der Dünnschicht während des Abschälvorgangs verwendet werden, sondern ebenfalls als Druckeinrichtung zum Pressen der Schicht 4 während des Verbindens der Schicht 4 mit der Halbleiterdünnschicht 2. Dabei wird vermieden, dass Blasen zwischen der Schicht 4 und der Halbleiterdünnschicht 2 verbleiben, so dass eine Abnahme der Haftungsfestigkeit vermieden wird. In Fällen, bei denen eine Erwärmung zum Ausheilen des Haftmittels der Schicht 4 nötig ist, kann die Erwärmung gleichzeitig mit dem Pressen der Schicht bewirkt werden, falls eine Erwärmungseinrichtung innerhalb des Dünnschichtstützelementes 5 eingebaut ist, was die Arbeitseffizienz verbessern kann. Der Hauptkörper des Dünnschichtstützelementes 5 kann mit einer Halte-/Sicherungseinrichtung zum Halten oder Sichern der Halbleiterdünnschicht 2 anstelle der Verwendung der vorstehend beschriebenen Schicht 4 zum Abschälen der Halbleiterdünnschicht 2 ausgerüstet sein. Die Halte-/Sicherungseinrichtung kann entweder eine Vakuumansaugeinrichtung, eine elektrostatische Ansaugeinrichtung, eine Befestigungsklammer usw. ähnlich zu den vorstehend beschriebenen sein. Wenn eine Metallschicht als Schicht 4 verwendet wird, kann die Metallschicht (Lage) 4 durch einen in das Dünnschichtstützelement 5 eingebauten Elektromagneten gehalten werden.
  • [Beispiel 1 zur Anwendung auf eine Solarzelle]
  • Nachstehend wird unter Bezugnahme auf 8 ein Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Halbleiterdünnschicht für die Herstellung einer Solarzelle beschrieben. 8 zeigt eine Schnittansicht zur Beschreibung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Solarzelle.
  • Das Herstellungsverfahren wird der Reihe nach beschrieben. Zunächst wird eine poröse Schicht 16 in der Oberfläche eines einkristallinen p+-Siliziumsubstrats 1 durch dessen Anodisierung in einer Flusssäurelösung ausgebildet, wobei diese poröse Schicht 14 als Separationsschicht verwendet wird. Die poröse Schicht wird einem Wasserstoffausheilvorgang zur Abflachung der Oberfläche unterzogen, und danach wird eine p–-Siliziumschicht darauf epitaktisch aufgewachsen. Sodann wird eine n+-Siliziumschicht auf diese p–-Siliziumschicht epitaktisch aufgewachsen, oder ein n-Dotierstoff wird in die p–-Siliziumschicht implantiert oder diffundiert. Dies bildet die Halbleiterdünnschicht 2 mit einem pn-Übergang aus. Danach wird eine elektroleitende Paste in einer Struktur auf diese Halbleiterdünnschicht 2 zur Ausbildung von Elektroden 15 gedruckt.
  • Sodann wird die lichtdurchlässige Schicht 4 durch ein lichtdurchlässiges Haftmittel 14 verbunden. Das lichtdurchlässige Haftmittel 14 kann in einer Schichtform oder dergleichen ausgebildetes EVA sein. Die lichtdurchlässige Schicht kann eine aus einem Ethylentetrafluorethylencopolymer (ETFE) ausgebildete Fluorharzschicht oder dergleichen sein. Danach wird die Halbleiterdünnschicht 2 mit dem pn-Übergang von dem Substrat 1 durch das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Verfahren abgeschält. Dabei findet der Abschälvorgang durch ein Brechen der porösen Schicht 16 oder durch eine Separation an der Grenzfläche zwischen der porösen Schicht 16 und dem Substrat 1 oder an der Grenzfläche zwischen der porösen Schicht 16 und der Halbleiterdünnschicht 2 statt.
  • Die Halbleiterdünnschicht (pn-Übergang) 2, soweit zusammen mit der lichtdurchlässigen Schicht 4 abgeschält, wird durch ein elektroleitendes Haftmittel 17 mit einem elektroleitenden Substrat 18 einer Aluminiumplatte oder dergleichen verbunden, wodurch die Solarzelle vervollständig wird. Dabei kann die verbleibende poröse Schicht 16 vor dem Verbindungsvorgang entfernt werden. Nachdem die auf der Oberfläche des Substrats 1 verbleibende poröse Schicht 16 durch Ätzen, Polieren, oder dergleichen entfernt wird, wird das Substrat 1 erneut als Substrat zum Aufwachsen einer weiteren Halbleiterdünnschicht verwendet.
  • Bei diesem Beispiel kann der Vorgang wie folgt abgewandelt werden; nach dem epitaktischen Aufwachsen der p–-Siliziumschicht wird die p–-Siliziumschicht durch das erfindungsgemäße Verfahren abgeschält, wonach der pn-Übergang mit der p–-Schicht ausgebildet und mit dem leitenden Substrat verbunden wird. Die Separationsschicht kann eine Schicht aus einem verschiedenen Material wie etwa eine Graphitschicht oder dergleichen oder eine modifizierte Schicht durch Implantation von Wasserstoffionen sein. Bei dem vorliegenden Beispiel kann die Schicht 4 zum Abschälen als eine der Bestandteile der Solarzelle verwendet werden, ohne entfernt werden zu müssen, was die Herstellungsschritte drastisch vereinfachen kann.
  • [Beispiel 2 zur Anwendung auf eine Solarzelle] Nachstehend wird unter Bezugnahme auf 9 ein weiteres Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Halbleiterdünnschicht zum Herstellen einer Solarzelle beschrieben. 9 zeigt eine Schnittansicht zur Beschreibung des Anwendungsbeispiels für die Herstellung einer Solarzelle unter Verwendung eines undurchlässigen Materials für die Schicht 4. Bei dem vorliegenden Beispiel wird das einkristalline p+-Siliziumsubstrat 1 zunächst anodisiert, um die poröse Schicht 16 auszubilden, und sodann einem Wasserstoffausheilvorgang unterzogen. Danach werden die n+-Siliziumschicht und die p–-Siliziumschicht darauf epitaktisch aufgewachsen. Sodann wird eine p+-Siliziumschicht durch epitaktisches Wachstum oder durch Diffusion eines p-Dotierstoffs von der Oberfläche der p–-Siliziumschicht ausgebildet. Danach wird eine zumindest in der Oberfläche elektrisch leitende Schicht, das heißt die elektroleitende Schicht 4, mit der Oberfläche verbunden. Die elektroleitende Schicht 4 kann eine durch Sputtern oder Verdampfen eines Metalls wie etwa Aluminium oder dergleichen auf einer Harzsicht oder einer Dünnschicht aus einem Metall wie etwa Aluminium oder dergleichen erhaltene Schicht sein. Bevorzugte Verfahren zum Verbinden dieser Schichten 4 mit der Halbleiterdünnschicht (pn-Übergang) 2 beinhalten eine Verbindung mit einem elektroleitenden Haftmittel, eine Kompressionsverbindung unter Wärme (thermische Fusion) und so weiter.
  • Dann werden die Elektroden 15 auf der Oberfläche der zusammen mit der leitenden Schicht 4 abgeschälten Halbleiterdünnschicht (pn-Übergang) 2 ausgebildet. Die verbleibende poröse Schicht 16 kann vor der Ausbildung von Elektroden entfernt werden, aber die verbleibende poröse Schicht 16 kann ebenfalls als Texturstruktur der Solarzelle verwendet werden, ohne entfernt zu werden, weil die Seite der verbleibenden porösen Schicht 6 bei dem vorliegenden Beispiel eine Lichteinfallsoberfläche ist.
  • Erfindungsgemäß kann bei dem Verfahren zur Herstellung der Halbleiterdünnschicht mit dem Schritt des Abschälens der auf dem Substrat ausgebildeten Halbleiterdünnschicht von dem Substrat die Halbleiterdünnschicht von dem Substrat ohne Schaden abgeschält werden. Da das Substrat ohne Kontamination gehalten werden kann, kann zudem die Produktivität bei der Regeneration des Substrats verbessert werden. Wenn darüber hinaus das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Halbleiterdünnschicht auf die Herstellung einer Solarzelle angewandt wird, kann die Solarzelle durch einfache Schritte mit Flexibilität erzeugt werden.

Claims (12)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterdünnschicht, mit dem Schritt des Abschälens einer auf einem Substrat ausgebildeten Halbleiterdünnschicht von dem Substrat, wobei das Verfahren ferner versehen ist mit den Schritten: Verbinden einer Schicht mit Flexibilität mit einer Halbleiterdünnschicht; Befestigen einer Kante der Schicht mit Flexibilität mit einem Dünnschichtstützelement mit einer gekrümmten Oberfläche; und Drehen des Dünnschichtstützelements, um die Schicht mit Flexibilität auf der gekrümmten Oberfläche des Dünnschichtstützelements aufzuwickeln, wodurch eine Abschälkraft auf die Halbleiterdünnschicht aufgebracht wird, um die Halbleiterdünnschicht von dem Substrat abzuschälen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Dünnschichtstützelement eine derartige Form aufweist, dass der Krümmungsradius eines Abschnitts der gekrümmten Oberfläche, der einem Abschälabschnitt der Halbleiterdünnschicht entspricht, mit Fortschreiten des Abschälvorgangs der Halbleiterdünnschicht ansteigt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schicht mit Flexibilität eine Haftschicht mit einer Schichtbasis und einem auf der Filmbasis bereitgestellten Haftmittel umfasst.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt zum Verbinden der Schicht mit Flexibilität mit der Halbleiterdünnschicht ein Überlagern der Schicht mit Flexibilität auf der Halbleiterdünnschicht sowie danach die Zufuhr von Energie an das Haftmittel zum Ausheilen des Haftmittels umfasst.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Schritt zum Verbinden der Schicht mit Flexibilität mit der Halbleiterdünnschicht das Überlagern der Schicht mit Flexibilität auf der Halbleiterdünnschicht und das Pressen der Schicht mit Flexibilität mit dem Dünnschichtstützelement umfasst.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei bei dem Schritt zum Abschälen der Halbleiterdünnschicht von dem Substrat eine Abschälunterstützungskraft zwischen dem Substrat und der Halbleiterdünnschicht aufgebracht wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei vor der Ausbildung der Halbleiterdünnschicht auf dem Substrat eine Trennschicht zum Abschälen der Halbleiterdünnschicht auf dem Substrat ausgebildet wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Substrat auf einem Substratstützelement unter Verwendung von Vakuumansaugen, elektrostatischem Ansaugen, einer Befestigungsklammer oder einer Kombination daraus befestigt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Substrat auf dem Substratstützelement mit einem elastischen Element dazwischen befestigt wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Halbleiterdünnschicht einen pn-Übergang aufweist.
  11. Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle mit dem Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Schicht mit Flexibilität eine lichtdurchlässige Schicht aufweist; die lichtdurchlässige Schicht mit der Halbleiterdünnschicht mit einem lichtdurchlässigen Haftmittel verbunden wird; und nach dem Abschälvorgang der Halbleiterdünnschicht von dem Substrat eine Elektrode auf einer Oberfläche gegenüber der mit der lichtdurchlässigen Schicht verbundenen Oberfläche der Halbleiterdünnschicht ausgebildet wird.
  12. Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle mit dem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 9, wobei nach dem Abschälvorgang der Halbleiterdünnschicht von dem Substrat die Schritte zur Ausbildung eines pn-Übergangs in der Halbleiterdünnschicht und zur Ausbildung einer Elektrode auf der Halbleiterdünnschicht mit dem darin ausgebildeten pn-Übergang ausgeführt werden.
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