(57)【要約】【課題】  【解決手段】  光発電セルが多層基板から製造される。多層基板は一般に光発電セルがその中若しくはその上に有することに適した第１の層を含み、この層は第２の層に選択的に取り付け若しくは接合される。単一の光発電セル若しくは複数の光発電セルを形成する方法は、第１の層を第２の基板に選択的に接着する工程を有する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
光発電セルであって、
ソーラセル材料層の1又はそれ以上の領域上に形成されたｐ−ｎ接合であって、前記ソーラセル材料層は支持層から除去されたものである。
【請求項２】
請求項１記載の光発電セルにおいて、前記ソーラセル材料層及び前記支持層は、実質的に同じ材料である。
【請求項３】
請求項１記載の光発電セルにおいて、前記ソーラセル材料層は前記ｐ−ｎ接合の形成前に前記支持層に接合されるものである。
【請求項４】
請求項１記載の光発電セルにおいて、前記ソーラセル材料層は前記ｐ−ｎ接合の形成前に前記支持層に接合されるものである。
【請求項５】
請求項１の第１の光発電セルと請求項１記載の第２の光発電セルとを有する光発電セルセットであって、各光発電セルは太陽光捕捉面、背面、第１の端面及び第２の端面を有し、前記第１の光発電セルの太陽光捕捉面の第１の端面は前記第２の光発電セルの背面の第２の端面に接合されている。
【請求項６】
請求項５記載の光発電セルにおいて、さらに、第３の光発電セルを有し、前記第２の光発電セルの太陽光捕捉面の第１の端面は第３の光発電セルの背面の第２の端面に接合されている。
【請求項７】
光発電セルの製造方法であって、
光発電セル層を基板層の選択した場所に接合し、１若しくはそれ以上の弱接合領域及び１若しくはそれ以上の強接合領域を定義する工程と、
前記１若しくはそれ以上の弱接合領域中に１若しくはそれ以上の光発電セルを処理する工程と、
を有する。
【請求項８】
請求項７記載の方法において、さらに、前記１若しくはそれ以上の強接合領域を非接合することで前記１若しくはそれ以上の光発電セルを除去する工程をさらに有する。
【請求項９】
請求項８記載の方法において、さらに、前記基板層の層を除去し、前記基板の除去した層を残った基板層の選択した場所に接合して１若しくはそれ以上の弱接合領域及び１若しくはそれ以上の強接合領域を定義し、それにより前記基板層を再利用する工程を有する。
【請求項１０】
光発電セルの製造方法であって、
デバイス層及び基板層を有する多重層基板を供給する工程であって、前記デバイス層は前記基板層に選択的に接合されて１若しくはそれ以上の弱接合領域及び１若しくはそれ以上の強接合領域を定義するものである、工程と、
前記デバイス層の１若しくはそれ以上の弱接合領域に１若しくはそれ以上の光発電セルを処理する工程と、
前記強接合領域を非接合することによって前記デバイス層を基板層から非接合し、その後、前記デバイス層中に処理された処理済みの光発電セルに最小若しくは無損傷にて前記デイバイス層を除去する工程と
を有する。
【請求項１１】
請求項７若しくは１０記載の方法において、前記光発電セルは、次の、ｐ−ｎ接合、背面フィールド、バイオレット、テクスチャー加工、Ｖ溝多重接合、有機、光合成ベースのエネルギー変換及びそれらの少なくとも１つの組み合わせから成るグループから選択されたものである。
【請求項１２】
光発電セルの製造方法であって、
第１のデバイス層と第１の基板層とを有する第１の多重層基板を供給する工程であって、前記第１のデバイス層は前記第１の基板層に選択的に接合され、１若しくはそれ以上の弱接合領域及び１若しくはそれ以上の強接合領域とを定義するものである、工程と、
第１の光発電セルを前記第１のデバイス層の１若しくはそれ以上の弱接合の領域で処理する工程と、
前記第１のデバイス層を前記第１の基板層から前記強接合領域を非接合することで除去し、そのことで、前記第１のデバイス層をこの第１のデバイス層中の前記処理された光発電セルに損傷を最小限又は無しで除去する、工程と、
第２のデバイス層と及び第２の基板層を有する第２の多重層基板を供給する工程であって、前記第２のデバイス層は前記第２の基板層に選択的に接合され１もしくはそれ以上の弱接合領域及び１若しくはそれ以上の強接合領域を定義する、工程と、
第２の光発電セルを前記第２のデバイス層の１若しくはそれ以上の弱接合領域で処理する工程と、
前記強接合領域を非接合することによって前記第２のデバイス層を第２の基板層から除去し、そのことで、前記第２のデバイス層をこの第２のデバイス層中の前記処理された光発電セルに損傷を最小限又は無しで除去する、工程と、
一端エッジで、前記第１のデバイス層を第２のデバイス層に積み重ねて接合し、光発電セルセットを形成する工程と
を有する。
【請求項１３】
タンデム型光発電セルを製造する方法において、
請求項７，１０若しくは１２の方法で製造され、バンドギャップＥｇ（１）を有する第１の光電池セルを供給する工程と、
請求項７，１０若しくは１１の方法で形成され、バンドギャップＥｇ（２）を有する第２の光電池セルを、前記第１の光電池セルの上に積み重ねる工程であって、Ｅｇ（１）はＥｇ（２）よりも小さく、それにより、タンデム型光発電セルを供給する工程と、
を有する。
【請求項１４】
請求項４記載の光発電セルであって、前記選択接合は、弱接合の領域と強接合の領域とを有し、前記ｐ−ｎ接合は前記ソーラーセル材料層上の前記弱接合の領域に形成され、それにより前記ソーラセル材料層を前記支持層から前記強接合領域を処理することにより弱接合領域を最小限に侵すことなく非接合し、それにより、前記弱接合領域中に形成された光発電セルの修復非接合を最小若しくは無くするものである。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
ＰＶセル
世界のエネルギー供給に対する要求が将来に向かって増加するに従い、コストが安く且つ信頼性の高い代替のエネルギー源に対するニーズが増加している。太陽から放出されたエネルギーはそのような代替エネルギー源である。ソーラーセル若しくは光発電セル（ＰＶセル）は、太陽からエネルギーを取得するための主要な方法であると考えられている、それは、それらが、太陽光線を電気に直接的に変換し低い運転コストで電力を長期に亘って供給でき、かつエネルギーの発生に関する汚染がないからである。現在ＰＶセルは、衛星や宇宙船のための長期の電力供給のために備え付けられている。ＰＶセルは、小型の地上用のアプリケーションについても成功裡に採用されている。
【０００２】
このソーラーセルを大規模な電力供給源としてさらに広めるための主な障害となっているのは、ソーラーセルのコスト（製造コスト及び材料コスト）、ソーラーセルの動作効率、すなわちコストと効率である。
【０００３】
典型的なＰＶセルの動作
単一接合セル
典型的な単一接合の光発電セルにおいては、例えばシリコンのような基板で起こるよりも１つか若しくはそれ以下の少ない電子要素から電子をドープする、そしてそれにより層間のｐ−ｎ接合を得る。光子がセルに衝突すると、半導体バンドギャップＥｇ（使用する材料やｐ−ｎ接合の深さ等によって異なる）よりも大きい若しくは等しいエネルギーを持つ光子が電子をＮタイプシリコンからＰタイプシリコンへ励起することができ、それが電圧の影響の下でｐ−ｎ接合を横切るときに電流を発生させる。その電流は、一連の若しくは並行するアレーを通る電流若しくは電圧を集めたものである。
【０００４】
単一接合の太陽電池の効率は制限されたＥｇに基づく。電気セルが太陽光線に晒される時、Ｅｇよりも低い光子は実質的にセルの出力に貢献しない。Ｅｇよりも大きいエネルギーの行使がエネルギーＥｇとしてセルの出力に貢献する。そしてＥｇを超えるものは、主に熱として消費される。
【０００５】
シリコン、その派生物及びＰＶセルのための他の材料
ＰＶセルのための一般的な材料には純度化されたシリコンが含まれ、それは単一クリスタルインゴットからウエハーにスライスされたもの、若しくは薄い透明なシート若しくはリボンに成長されたものである。そのコストは、しかしながら、実用的ではない。なぜなら、インゴット成長のコスト、スライス、ドープ、研磨のコスト、及び不必要なシリコン材料の容積を有するものであるからである。ほとんどの材料は無駄にされ、したがって、エネルギーの効率はより低くなるが、それは、ソーラーセルはその厚さに比していくつかの光波長が必要とされるだけだからである。
【０００６】
他の薄いソーラーセルを製造するための方法は、溶融シリコンから薄いシートを引き上げることである。
【０００７】
更なる別の薄い太陽電池の層を形成する方法は、ガス状のシリコン材料をフィルムに堆積させる方法である。
【０００８】
また、多結晶のセルが使用され、それは、本来は単一結晶セルよりも効率が下がるものであるが、同時に製造を安価にすることができる。シリコンセルは典型的には、ＡＭ１．５、１太陽効率２２．３パーセントである。他の材料が効率を高めるために使用され、例えば、ガリウムアルセニドは、ＡＭ１．５、１太陽効率２２．３％である。しかし、それらの材料はまた、高価である。
【０００９】
複数接合セル
効率を増加させるための他のアプローチは複数光線変換によるものであり、それは、複数のセルがバンドギャップを減少させる順序で積み重ねられて成るものである。トップセルは、ＵＶ光線及びそのセルのＥｇに対する光子を吸収する。下側のセルは（典型的には１つ若しくは２つ）は、そのセルのバンドギャップに対応するよりも低いエネルギーの光子を吸収する。この方法でさまざまなセル（様々なＥｇ値を有する）が積層され効率を最大化する。例えば、約３０％以上に効率を最大化する。２つのバンドギャップが並ぶ場合、理想的な最大効率が５０％になり、Ｅｇ１＝１．５６ｅＶ、Ｅｇ２＝０．９４ｅＶとなる。３つのバンドギャップの場合、理想的な最大効率は５６％となり、Ｅｇ１＝１．７５ｅＶ、Ｅｇ２＝１．１８ｅｖ、Ｅｇ３＝０．７５ｅＶとなる。３以上のバンドギャップを使用するシステムは、効率増加が鈍くなることが示されており、例えば、３６バンドギャップの場合、最大の効率は７２％である。
【００１０】
上記のタンデム型セルの構成は、本来は単一接合セルに比べて非常に高価である。タンデム構成は、典型的には、他のセル層の上に成長するか、分離して成長されて移される。例えば、エピタキシャル・リフトオフが薄いフィルムを作るために使用され、そこにおいては光発電材料はおそらくリリース層と共に成長されリフトオフを容易にする。しかしながら、従来のセル中で２つもしくは３つのセルをそれらの上に交互に成長及び積層する方法は、それらを非常に高価にし、特にワット当たりのコストを高価にする。また、タンデム構造のセルから転送されるエネルギーは、中間接続が必要であり、典型的には、セルのスタック層のエッジ上に中間接続が必要であり、それは、コストが安いタンデム型ソーラーセルを制限するキーとなっている。
【００１１】
したがって、効率的なソーラー変換と大量生産を許容する安価な製造を両方実現でき、結果的にユニットパワー当たりのコストを下げることのできるソーラーセルに対するニーズが残っている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のいくつかの方法及び装置によって、従来技術の上述、及びその他の問題や欠点が解決又は軽減され、本発明の前記目的が達成される。光発電セルは多重層基板から製造される。この多重層基板は、一般的に、その中若しくは上に形成された光発電セルを有することに適した第１の層を含み、それは第２の層に選択的に取り付け若しくは接合されている。光発電セル若しくは複数の光発電セルを形成する方法は、一般的に、第１の層を第２の基板に選択的に接合する工程を有する。
【００１３】
１実施例において、多重層基板は、第２の基板層に選択的に取付又は接合されその中若しくは上に形成された光発電セルを有することに適した第１の層を含む。
【００１４】
前記選択的な接合は、一般的に、１つ又は複数の強接合の領域及び１つ又は複数の弱接合の領域を含む。ソーラーセル若しくは光発電セル若しくはその部分は、１若しくはそれ以上の弱接合領域中もしくはその上に形成される。前記第２の層が支持及び熱的安定を提供するために使用されるので、前記第１の層は非常に薄くてよい（１０、５、２ミクロン以下、さらに１ミクロンでも良い）。従って、薄層のソーラーセルの製造、それは過酷な作業条件下で行われることが多いが、第１の基板層の機械的及び熱的一体性を保ちながら、可能になる。その後、前記ソーラーセル若しくはソーラーセル部品を有する前記第１の層は、例えば、剥離又はその他の好ましい方法によって、前記第２の層から容易に除去される。前記ソーラーセル若しくはその部品は、前記第１の層の弱ボンド領域の中又は上に形成されているので、それらは、除去の間に受ける影響が最小限であり、好ましくは全く影響を受けないものであって、それによりその後の構造修理又は処理の必要はほとんど若しくは全くない。
【００１５】
本発明の上述、及びその他の機能及び利点は、下記の詳細な記述及び図面から当業者によって認識、及び理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、様々なタイプのソーラーセルを効率的に製造することに関するものである。それらのソーラーセルの具体的な構成について議論する前に、開始基板に関する議論が提示され、それらは本出願人の同時継続の米国特許出願第０９/９５０９０９、２００１年９月１２日出願、発明の名称「薄膜及びその製造方法」に提示されており、この文献はこの参照により、本明細書に組み込まれたものとする。この基板は、ここで「選択接合された多層基板」と称されるが、これは、１若しくはそれ以上のソーラーセルをウエハ上で処理することを許容し、このこと自体は公知であるが、しかし、例えば機械的なグラインド若しくは他のエッチバック技術によらないで前記ウエハを容易に除去し、それにより公知のセル製造技術と比較して実施的なコスト削減及び信頼性の利点もたらすものである。
【００１７】
仮想的に、いかなるタイプのソーラーセルであってもこの明細書に開示されている技術からの利益を享受することができる。以下、「ソーラーデバイス」の語は、すべてのタイプのソーラーセルを意味するものとする。
【００１８】
選択接合デバイス層の形成
図１Ａを参照すると、選択的に接合されてなる多重層基板１００が示されている。前記多重層基板１００は、露出面１Ｂ、及び層２の面２Ａに選択的に接合された面１Ａを有する層１を含む。層２は、さらに反対側の面２Ｂを含む。層１は一般的に１又はそれ以上のデバイス層をその中若しくはその上に処理することを意図する層として働くものであり、前記デバイスは、それに限定されるものではないがこの明細書に記載されている光発電デバイスを含む。層２は、一般的に、１若しくは２以上のデバイスを層１の中もしくはその上に処理する際に、支持基板として働く。
【００１９】
若しくは、及び図１Ｂに示されているように、埋め込み型酸化層が前記多重層基板の特定の深さに形成されている。例えば、埋め込み型酸化層は一般的にデバイス層１とデバイス層２のインターフェースに形成され、ベース構造、埋め込み型酸化層、及び半導体層を含むＳＯＩ構造を形成する。前記埋め込み型酸化層は、バルク構造にデバイス層を選択接合する前に形成される。１の実施例において、酸化層は、当業者に知られているように所望の深さに形成される。その後、前記前記酸化層の上にある層が除去され、この除去は例えば劈開伝達（ｃｌｅａｖａｇｅ  ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ）、機械的分離（例えば、劈開伝達、構造１００の面に対して垂直、構造１００の面に対して平行、剥離の方向に、若しくはそれらの組み合わせ）の後のイオン注入、若しくは、熱、光及び/若しくは加圧層分離の後のイオン注入によって行われる。そして、前記除去された層（若しくは分離して得られた層）が前記酸化層をその上に有する基盤層２の頂面に選択的に接合される。
【００２０】
前記酸化層は、前記バルク面にデバイス層を選択接合する後に形成されても良い。例えば、１の実施例において、前記酸化層は、前記バルク基板にデバイス層を選択接合した後に、所望の埋め込み型酸化層の深さに酸素を注入することによって形成される。
【００２１】
層１及び層２は、様々なソースから得ることができる。例えば、ウエハもしくは基板層を形成するために堆積された液体材料から得ることができる。開始材料がウエハの形の場合、前記層１及び２を得るのにいかなる従来の処理方法を用いることができる。例えば層２はウエハからなるものであり、そして層１は同じ若しくは異なるウエハの一部を有するものであっても良い。前記ウエハからなる層１の部分は、機械的薄型化（例えば機械的切削、研磨、化学機械的研磨、研磨ストップ、若しくは少なくとも１つの前記を含むその組み合わせ）、劈開伝達（ｃｌｅａｖａｇｅ  ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ）、機械的分離（例えば、劈開伝達、構造１００の面に垂直、構造１００の面に平行、剥離方向、若しくはそれらの組み合わせ）に続くイオン注入、熱、光及び/若しくは圧力層分離、化学エッチング等に続くイオン注入から得られるものであって良い。さらに、層１、層２の一報若しくは両方は、蒸着、エピタキシアル成長法等により、堆積若しくは成長されても良い。
【００２２】
一般的に、選択的接合多重層基板１００を形成するには、層１、層２若しくはそれら両方を弱接合領域及び強接合領域６を定義するように処理する。前記層はその後互いに接合され、前記弱接合の領域５は有用なデバイス若しくは構造を処理できる状態におかれる。したがって、層１の光発電セルなどの有用なデバイスを有する層１の除去は容易化され、前記有用なデバイスに対するポテンシャルな損傷は最小化もしくは取り除かれる。
【００２３】
一般に、層１及び層２は、互換性を有する。前記層１及び層２は、互換性のある熱的、機械的、及び／又は結晶的特性を有する。特定の好ましい実施例においては、前記層１及び層２は、同一の材料から成る。もちろん、異なる材料が使用されてもよいが、好ましくは、互換性を有するように選択される。
【００２４】
層１の１つ又は複数の領域は、その中もしくはその上に例えば光発電デバイスのような１つ又は複数の構造が形成される特定の基板領域として機能するように定義される。これらの領域は、この明細書で詳細に記載されているように、所望のパターンであればいかなるものであってもよい。次に層１の選択された領域の接合が最小限になるように処理され、前記弱ボンド領域５が形成される。或いは、層２の対応領域の接合が最小限になるように（層１の処理と共に、又は層１への処理の代わりに）処理される。さらなる代替例は、前記構造を形成するために、層１及び／又は層２の前記選択された以外の領域を処理することを含み、それにより前記強ボンド領域６での接合強度を高める。
【００２５】
層１及び／又は層２の処理後、これらの層が位置決めされ、接合される。前記接合は、この明細書で詳細に記載されているように、適切な方法であればいかなるものでもよい。加えて、前記位置合わせは、機械的、光学的又はその組み合わせのものでもよい。当然のことながら、前記位置合わせは、一般的に層１上に形成された構造がない限りは、この段階において重要なことではない。しかしながら、両層１及び層２が処理される時、位置合わせは、前記選択された基板領域から最小化された変化が必要とされる。
【００２６】
前記多重層基板１００は、前記ユーザが従来の製造技術又は様々な関連技術が発達するに従って知られるようになるその他の技術を使用して任意の構造又はデバイスを処理できるように形成される。ある特定の製造技術は、前記基板に過酷な条件、例えば高温、圧力、過酷な化学物質、又はその組み合わせ等を受けるものである。それゆえ、これらの条件に耐えるために、前記多重層基板１００が好ましくは形成される。
【００２７】
有用な構造又はデバイスは、領域３の中又は上に形成されるものであって、部分的に又は実質的に前記弱ボンド領域５に重なる。従って、領域４は、部分的に又は実質的に強ボンド領域６に重複し、一般的にその中又はその上に構造を持たないものである。前記多重層基板１００の層１の中又は上に有用なデバイス、例えば光発電セルを形成した後、層１は、次に非接合される。前記非接合は、前記有用なデバイスに有害な層間剥離技術を直接受ける必要なしで、例えば剥離もしくは層１を層２から外すようないかなる周知の技術により、行われる。有用なデバイスが、領域４の中又は上に形成されるので、これらの領域は、領域３の中又は上に形成された構造に損傷を与えることなしで、例えばイオン注入及び/若しくはエッチングのような非接合処理を受ける。
【００２８】
接合領域の形成
弱ボンド領域５を形成するためには、面１Ａ、２Ａ、又はその両方が、実質上非接合若しくは弱接合を形成するように、弱ボンド領域５の場所の処理をされる。或いは、前記弱ボンド領域５は、未処理のままであってもよく、それによって、前記強ボンド領域６は、強接合をもたらすように処理される。領域４は、部分的に又は実質的に強ボンド領域６と重複する。強ボンド領域４を形成するためには、面１Ａ、２Ａ、又は両方が強ボンド領域６の場所で処理される。或いは、前記強ボンド領域６は未処理のままであってもよく、それによって、前記弱ボンド領域５が、弱接合をもたらすように処理される。さらに、両領域５及び６は、異なった処理技術によって処理されてもよく、前記処理は、質的に又は量的に異なるものである。
【００２９】
弱ボンド領域５及び強ボンド領域６のグループの１つ又は両方の処理後、層１及び層２は、実質上完全な多重層基板１００を形成するために共に接合される。それゆえ、形成される時、多重層基板１００は、例えばその中又はその上に、特に層１の領域３の中又は上に光電池デバイス若しくはその他の有用なデバイスを形成する際に、過酷な環境に晒される。
【００３０】
語句「弱接合」又は「弱ボンド」の語は、一般的に、例えば非接合技術によって、剥離、その他の機械的分離、熱、光、圧力、減圧（吸引）又は前記非接合技術の少なくとも１つを有する組み合わせ等によって容易に打ち勝つことのできる層又は層の１部分間の接合を参照する。これらの非接合技術は、特に弱ボンド領域５の周辺の層１及び層２への欠陥又は損害を最小限にする。
【００３１】
弱ボンド領域５及び強ボンド領域６のグループの１つ又は両方の処理は、様々な方法によって達成される。前記処理の重要な点は、強ボンド領域６よりも、弱ボンド領域５がより容易に非接合されることである（ここでさらに記載されているように次の非接合工程において）。これは、領域３に対して損傷を最小限又は妨げるものであって、非接合中、その上に有用な構造を含むものである。さらに、強ボンド領域６の含有が、特に構造処理中、多重層基板１００の機械的一体性を高める。従って、引き続く層１の処理は、その中又はその上の光発電セルと共に除去されるとき、最小化され、又は除去される。
【００３２】
強ボンド領域の弱ボンド領域に対する接合強度比（ＳＢ／ＷＢ）は、一般的に１より大きい。強ボンド領域及び弱ボンド領域の特定の構成及び強ボンド領域及び弱ボンド領域の相対域に応じて、ＳＢ／ＷＢ値は、無限に近くてもよい。強ボンド域が処理中、機械的及び熱的安定性を維持するために大きさ及び強度に十分である時、弱ボンド域の接合強度はゼロに近くてもよい。しかしながら、技術的に教示されているように（参照、例えば、Ｑ．Ｙ．Ｔｏｎｇ，Ｕ．Ｇｏｅｓｌｅ，Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｗａｆｅｒ  Ｂｏｎｄｉｎｇ，Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｐｐ．１０４−１１８，Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ａｎｄ  Ｓｏｎｓ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，ＮＹ  １９９９、ここで引用することにより本明細書に組み込まれる）強ボンド強度（通常シリコン及びシリコン誘導体、例えばＳｉＯ２、ウエハ）が、１平方メートル当たり約５００ミリジュール（ｍｊ／ｍ２）から５０００ｍｊ／ｍ２以上まで変化するので、前記ＳＢ／ＷＢ比は、かなり変化することができる。しかしながら、前記弱接合強度は、材料、弱接合領域中若しくは上に処理される光発電セルのタイプ、選択された接合及び非接合技術、弱接合域に比べられた強接合域、前記ウエハー上の強ボンド及び弱ボンド構成又はパターン、及び同様なものに応じて、一層目に見えて変化するものである。例えば、イオン注入が層を非接合するための工程として使用される時、前記注入された領域で、イオン注入及び／又は関連した超微粒気泡の発生後、有用な弱ボンド域の接合強度が前記強ボンド域の接合強度と同程度になる場合がある。従って、前記選択された非接合技術に応じて、及び可能性としては前記弱ボンド領域に形成される前記有用な構造又はデバイスの選択に応じて、接合強度ＳＢ／ＷＢ比は、一般的に１より大きく、好ましくは２、５、１０又はそれ以上よりも大きい。
【００３３】
弱ボンド領域５及び強ボンド領域６のグループの１つ又は両方の処理の特定のタイプは、一般的に選択された材料に依存して実行される。さらに、層１及び層２の接合技術の選択は、少なくとも一部分、選択された処理方法に依存する。さらに、次の非接合は、例えば前記処理技術、前記接合技術、前記材料、有用な構造のタイプ又は存在、又は前記要素の少なくとも１つを有する組み合わせのような要素に依存する。ある実施例では、選択された処理、接合、及び後続の非接合の組み合わせによって（すなわち、領域３に有用な構造を作成するエンドユーザによって実行、あるいは更に高度なレベルのデバイス中の中間要素として実行されてもよい）、層２から層１を非接合するための劈開伝搬、又は層２を除去するための機械的薄層化の必要性が除去され、好ましくは、劈開伝搬及び機械的薄層化の両方が除去される。なぜなら、従来の教示による劈開伝搬又は機械的薄層化は層２を損傷し、大幅な後処理なしでは実際的に使用不可能なものになるからである。これにより前記下地基板は、最小限の処理又は処理なしで再使用が可能となる。
【００３４】
１つの処理技術は、弱ボンド領域５及び強ボンド領域６間の表面粗度の変化に依存する。前記表面粗度は、面１Ａ（図４）、面２Ａ（図５）、又は面１Ａと２Ａの両方で修正される。一般的に、前記弱ボンド領域５は、前記強ボンド領域６よりもより高い表面粗度７（図４及び図５）を有する。半導体材料において、例えば、前記弱ボンド領域は、約０．５ナノメータ（ｎｍ）よりも大きい表面粗度を有してもよく、前記強ボンド領域４は、一般的に約０．５ｎｍよりも小さい低表面粗度を有してもよい。他の例において、前記弱ボンド領域５は、約１ｎｍよりも大きい表面粗度を有してもよく、前記強ボンド領域４は、一般的に約１ｎｍよりも小さい低表面粗度を有してもよい。更なる例において、前記弱ボンド領域５は、約５ｎｍよりも大きい表面粗度を有してもよく、前記強ボンド領域４は、一般的に約５ｎｍより小さい低表面粗度を有してもよい。表面粗度は、エッチング（例えば、ＫＯＨ又はＨＤ溶液中）又は蒸着工程（例えば、減圧化学気相蒸着（ＬＰＣＶＤ）又はプラズマ成長化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ））によって修正されることができる。表面粗度に関連する接合強度は、例えば、Ｇｕｉら、「Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｗａｆｅｒ  Ｂｏｎｄｉｎｇ  ｂｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ」，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｔｈｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ，１４８（４）Ｇ２２５−Ｇ２２８（２００１）に更に完全に記載され、ここで引用することにより本明細書に組み込まれる。
【００３５】
同様な方法において（図４及び図５にあるように、同様に位置された領域は、同様の参照数字で参照されるものとする）、多孔質領域７が、前記弱ボンド領域５に形成されてもよく、前記強ボンド領域６は、未処理のままでもよい。それゆえ、層１は、その多孔質性質のため前記弱ボンド領域５の場所で層２に最小限に接合する。多孔性は面１Ａ（図４）、面２Ａ（図５）、又は両面１Ａ及び２Ａで修正されてもよい。一般的に、前記弱ボンド領域５は、前記強ボンド領域６よりも前記多孔質領域７（図４及び図５）で、より高い多孔性を有する。
【００３６】
その他の処理技術は、弱ボンド領域５（面１Ａ（図４）、２Ａ（図５）、又は両１Ａ及び２Ａで）の選択的なエッチングに依存してもよく、その後にエッチングされた領域において、フォトレジスト又はその他の炭素含有材料（例えば、高分子ベース分解可能材料を含む）の堆積が続く。さらに、同様に位置された領域は、図４及び図５にあるように、同様な参照数字で参照されるものとする。層１及び層２の接合にあたっては、それは好ましくは媒介材料を分解するために十分な温度であるが、前記弱ボンド領域５は、多孔質炭素材料を含み、それゆえ弱ボンド領域５での層１及び層２間の接合は、前記強ボンド領域６での層１及び層２間の接合と比べてかなり弱い。状況に応じて、基板層１又は２、又は領域３中又は上に形成される任意の有用な構造にガス放出したり、汚れを生じさせたり、あるいは、劣化させたりしない分解材料が選択されることは当業者であれば理解されることである。
【００３７】
更なる処理技術は強ボンド領域６及び／又は弱ボンド領域５を得るために照射を使用する。この技術において、層１及び／又は層２は、必要に応じ、強及び／弱接合を達成するために中性子、イオン、粒子ビーム、又はその組み合わせを照射される。例えば、Ｈｅ＋、Ｈ＋、又はその他の適切なイオン又は粒子等の粒子、電磁エネルギー、又はレーザビームは、前記強ボンド領域６で（面１Ａ、２Ａ）、又は両１Ａ及び２Ａで）照射されてもよい。当然のことながら、この照射方法は、層を剥離する目的のためのイオン注入と異なり、一般的にこの方法において、用量及び／又は注入エネルギーは、より少ない（例えば、剥離するための使用量のおよそ１００分の１から１０００分の１程度）。
【００３８】
さらなる処理技術は、面１Ａ、２Ａ、又は両１Ａ及び２Ａで固体要素及び分解可能要素を含んでいるスラリーの使用を含む。前記固体要素は、例えば、アルミナ、酸化ケイ素（ＳｉＯ（ｘ））、その他の固体金属又は金属酸化物、又は前記層１及び層２の接合を最小化するその他の材料であってもよい。前記分解可能要素は、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、又はその他の適切な分解可能高分子化合物であってもよい。一般的に、スラリー８は、前記面１Ａ（図２）、２Ａ（図３）、又は両１Ａ及び２Ａでの弱ボンド領域５中に適用される。次に、層１及び／又は層２は、前記高分子化合物を分解するために、好ましくは不活性環境において、熱せられる。従って、多孔質構造（前記スラリーの固体要素を有する）は、前記弱ボンド領域５に残り、接合時に層１及び層２は、前記弱ボンド領域５で接合しない。
【００３９】
さらなる処理技術は、前記弱ボンド領域５の表面のエッチングを含むものである。このエッチング工程中、ピラー９は、面１Ａ（図８）、２Ａ（図９）、又は両１Ａ及び２Ａの前記弱ボンド領域で定義される。前記ピラーは、選択的なエッチングによって定義され、後にピラーを残したままである。前記ピラーの形は、三角形、ピラミッド形、長方形、半球、又は適切な形である。或いは、前記ピラーは、エッチングされた領域中で成長され又は、堆積されてもよい。材料が接合するための接合場所が少ないので、前記弱ボンド領域５での全接合強度は、前記強ボンド領域６での接合よりもより弱いものである。
【００４０】
その他の処理技術は、ボイド（ｖｏｉｄ）域１０（図１２及び図１３）の含有を伴い、例えば層１（図１２）、層２（図１３）中、前記弱ボンド領域５でエッチング、機械加工、又は両方（使用される材料に応じて）によって形成されるものである。従って、第１の層１が第２の層２に接合されるとき、前記ボイド域１０は、前記強ボンド領域６に比べて接合を最小化し、次の非接合を容易にする。
【００４１】
その他の処理技術は、面１Ａ（図２）、２Ａ（図３）、又は両１Ａ及び２Ａの前記弱ボンド領域５で１つ又は複数の金属領域８の使用を含むものである。例えば、これに限定されるものではないが、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ又は任意の組み合わせ、又はその合金を含んでいる金属は、前記弱ボンド領域５上に堆積されてもよい。層１及び層２の接合時に、前記弱ボンド領域５は、弱く接合される。前記強ボンド領域は、未処理のまま残されてもよく（ここで接合強度の違いは、弱ボンド層５及び強ボンド領域６に関して必要な強接合対弱接合の比を提供する）、又は強接着を促進するために上記又は下記に記載のように処理される。
【００４２】
さらに処理技術は、面１Ａ（図１０）、２Ａ（図１１）、又は両１Ａ及び２Ａ上に前記強ボンド領域６で１つ又は複数の接着促進剤１１の使用を含むものである。適切な接着促進剤は、これに限定されるものではないが、ＴｉＯ（ｘ）、酸化タンタル、又はその他の接着促進剤を含む。或いは、接着促進剤が実質上前記面１Ａ及び／又は２Ａ全体に使用されてもよく、ここで金属材料は、前記弱ボンド領域５で前記接着促進剤及び前記面１Ａ又は２Ａの間に（前記接着促進剤の場所に応じて）置かれる。それゆえに接合時に、前記金属材料は、前記弱ボンド領域５での強接合を妨げる一方で、前記強ボンド領域６に残っている前記接着促進剤は強接合を促進する。
【００４３】
その他の処理技術は、様々な疎水性及び／又は親水性領域を提供することを含むものである。例えば、シリコンのような材料は室温で自然に接合するので、親水性領域が特に強ボンド領域６にとって有用である。例えば、Ｑ．Ｙ．Ｔｏｎｇ，Ｕ．Ｇｏｅｓｌｅ，Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｗａｆｅｒ  Ｂｏｎｄｉｎｇ，Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｐｐ．４９−１３５，Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ａｎｄ  Ｓｏｎｓ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，  ＮＹ  １９９９に記載されているように、疎水性及び親水性接合技術が室温及び高温の両方で知られており、ここで引用することにより本明細書に組み込まれる。
【００４４】
さらなる処理技術は、選択的に照射される１つ又は複数の剥離層を含むものである。例えば、１つ又は複数の剥離層は、前記面１Ａ及び／又は２Ａ上に置かれてもよい。照射なしに、前記剥離層は、接着剤として作用する。例えば紫外線放射のような放射に晒されることで、前記弱ボンド領域５中、前記接着剤の特性が最小化される。前記有用な構造は、前記弱ボンド領域５中又は上に形成され、次の紫外線放射工程又はその他の非接合技術が前記強ボンド領域６での層１及び層２を分離するために使用可能である。
【００４５】
さらなる処理技術は、熱処理時に、前記弱ボンド領域３にある層１（図６）、層２（図７）、又は両層１及び層２中、多数の超微粒気泡１３の形成を可能にする注入イオン１２（図６及び図７）を含む。それゆえ、層１及び層２が接合される時、前記弱ボンド領域５は、前記強ボンド領域６よりも少なく接合し、それにより前記弱ボンド領域５での層１及び層２の次の非接合が促進される。
【００４６】
その他の処理技術は、エッチング工程に続くイオン注入工程を含む。１の実施例において、この技術は、イオン注入を略面１Ｂ全体に亘って施すことで実施される。次に、前記弱ボンド領域５は、選択的にエッチング処理される。この方法は、Ｓｉｍｐｓｏｎら、「Ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｅｔｃｈｉｎｇ  ｏｆ  Ｉｎｄｉｕｍ  Ｐｈｏｓｐｈｉｄｅ」，Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，４（３）Ｇ２６−Ｇ２７中に、欠陥除去のための損傷選択的エッチングとして記載されており、その記載はここで引用することにより本明細書に組み込まれる。
【００４７】
さらなる処理技術は、波長帯の広狭に基づいて放射吸収及び／又は反射特性を有する１又は複数の層を、弱ボンド領域５及び／又は強ボンド領域６上に選択的に配置されるように実現する。例えば、強ボンド領域６に選択的に配置された１つ又は複数の層は、ある特定の放射波長に晒されることで接着特性を有してもよく、それにより前記層は放射を吸収し、強ボンド領域６で層１及び層２が接合される。
【００４８】
当業者は、前記処理技術の少なくとも１つを有する組み合わせだけでなく、付加的な処理技術が使用されることを認識するものである。しかしながら、使用された任意の処理の重要な特徴は、弱接合の１つ又は複数の領域及び強接合の１つ又は複数の領域を形成する能力であり、１よりも大きいＳＢ／ＷＢ接合強度比を提供することである。
【００４９】
接合領域幾何
層１及び層２の接合インターフェースでの前記弱ボンド領域５及び前記強ボンド領域６の幾何学的形状は、これに限定されるものではないが、領域３の上又は中に形成された光発電セルその他の有用な構造のタイプ、選択された非接合／接合のタイプ、選択された処理技術、及びその他の要素を含む要素に応じて変化する。前記領域５、６は、同心の（図１４、図１６及び図１８）、縞模様の（図１５）、放射状の（図１７）、格子模様の（図２０）、格子模様及び輪状の組み合わせ（図１９）、又は任意の組み合わせでもよい。もちろん当業者は、任意の形状が選択されてもよいことを理解するものである。さらに、強接合部分と比べて弱接合域比が変化してもよい。一般的に前記比は、特に構造処理中、前記多重層構造１００の完全性を有さないように十分な接合（例えば、前記強ボンド領域６で）を提供する。好ましくは、前記比は構造処理のために有用な領域（例えば、弱ボンド領域５）を最大にする。
【００５０】
選択的接合
上記記載のように、弱ボンド領域５及び／又は強ボンド領域６の実質的な場所に面１Ａ及び２Ａの１つ又は両方の処理後、層１及び層２は、略完全な多重層基板１００を形成するために共に接合される。層１及び層２は、様々な技術及び／又は物理的現象の１つによって、これに限定されるものではないが、共晶、溶解、陽極、真空、ファンデルワールス、化学的接着、疎水性現象、親水性現象、水素結合、クーロン力、毛管力、超近距離力、又は前記接合技術及び／又は物理的現象の少なくとも１つを有する組み合わせを含めて、共に接合される。もちろん、前記接合技術及び／又は物理的現象は、用いられる１つ又は複数の処理技術、その上又はその中に形成された光電池その他の有用な構造のタイプ又は存在、予想される非接合方法、又はその他の要素に部分的に依存してもよいことは、当業者にとって明白である。
【００５１】
多重層基板１００が従って光発電セルを作るための開始基板として使用され（埋め込み型酸化層と一緒にもしくはそれ無しで）、そしてそれは領域３の中若しくは上であり、実施的に若しくは部分的に前記面１Ａ及び１Ｂのインターフェースにおいて、前記弱接合領域５と重なる。前記光発電セルに加えて、他の有用な構造、すなわち組み合わせによって形成されるものであろうが、１つ又は複数の能動的又は受動的要素、デバイス、器具、用具、チャンネル、その他の有用な構造、又は前記有用な構造の少なくとも１つを有する任意の組み合わせを含んでもよい。
【００５２】
非接合
１つ又は複数の光発電セル若しくは他の有用な構造を含む組み合わせが層１の１つ又は複数の選択された領域３上に形成された後、層１は、様々な方法によって非接合される。当然のことながら、前記構造が部分的に又は略弱ボンド領域５を重複する領域４の中又は上に形成されるので、例えば構造的な欠陥又は変形のような非接合に関する前記構造への典型的な損傷を最小化し、又は除去すると共に層１の非接合が行われる。
【００５３】
非接合は様々な公知技術によって実現されてもよい。一般的に、非接合は、少なくとも一部分、前記処理技術、接合技術、材料、有用な構造のタイプ又は存在、又はその他の要素に依存してもよい。
【００５４】
一般的に、図２１から図３２を参照すると、非接合技術は、一般的に前記層１の厚さに等しい参照深度で超微粒気泡を形成するためにイオン又は粒子の注入に基づく。前記イオン又は粒子は、酸素、水素、ヘリウム、又はその他の粒子１４から生成される。前記粒子又はイオンに前記超微粒気泡１５を形成させ、最終的に前記層１及び層２を拡張させ、及び剥離させるために、前記注入は、強電磁放射、熱、光（例えば、赤外線又は紫外線）、圧力、又は前記の少なくとも１つを有する組み合わせに晒されることがその後に続く。前記注入及び任意で熱、光、及び／又は圧力の後に、例えば、前記層１及び層２の面に垂直に、前記層１及び層２の面に平行に、前記層１及び層２の面に別の角度に、剥離方向に（図２３、図２６、図２９、図３２中に破線によって示される）、又はそれらの組み合わせに機械的分離工程（図２３、図２６、図２９、図３２）が続く。薄層分離のためのイオン注入は、例えば、Ｃｈｅｕｎｇら、米国特許出願番号第６，０２７，９８８号、発明の名称「Ｍｅｔｈｏｄ  Ｏｆ  Ｓｅｐａｒａｔｉｎｇ  Ｆｉｌｍｓ  Ｆｒｏｍ  Ｂｕｌｋ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ  Ｂｙ  Ｐｌａｓｍａ  Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ  Ｉｏｎ  Ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ」にさらに詳細に記載され、ここで引用することにより本明細書に組み込まれる。
【００５５】
特に図２１〜２３及び図２４〜２６を参照すると、層１及び層２間の接合インターフェースは、特に前記強ボンド領域６で超微粒気泡１７を形成するために選択的に注入される。この方法において、領域３（その中又はその上に１つ又は複数の有用な構造を有する）での粒子１６の注入は、最小化され、それゆえ、領域３で１つ又は複数の有用な構造で生じる修復可能な又は非回復性損傷の可能性を軽減する。選択的な注入は、前記強ボンド領域４（図２４−２６）の選択的なイオンビーム走査又は前記領域３（図２１−２３）のマスキングによって実施される。選択的なイオンビーム走査は、イオン又は粒子が注入されるように導くために使用される前記構造１００及び／又はデバイスの機械的操作を参照する。当業者にとって周知のように、様々な装置及び技術は、これに限定されるものではないが、集束イオンビーム及び電磁ビームを含む選択的な走査を実施するために使用される。さらに、様々なマスキング材料及び技術もまた、当技術分野において周知である。
【００５６】
図２７〜２９を参照すると、前記注入が面１Ｂ又は２Ｂ全体に亘って実質上達成される。注入は、対象及び注入材料、及び注入の所望の深さに応じた適切なレベルにある。それゆえ、層２が層１よりもかなり厚い場合、面２Ｂに亘って注入することは、実用的でない；しかしながら、層２が適切な注入の厚さ（例えば、実行可能な注入エネルギー内で）の時、前記面２Ｂに亘って注入することが望ましい。これは、領域３に１つ又は複数の有用な構造に起こる修復可能な又は非回復性損傷の可能性を最小化し、又は除去する。
【００５７】
１の実施例において、図１８及び図３０〜３２を参照すると、強ボンド領域６は層１及び層２間の接合インターフェースの外周辺で形成される。従って、層１を層２から非接合するには、イオン１８は、例えば層１及び層２の接合インターフェースで超微粒気泡を形成するために領域４に亘って注入される。好ましくは、選択的な走査が使用され、前記構造１００が回転されてもよいし（矢印２０で示される）、走査デバイス２１が回転されてもよく（矢印２２で示される）、又はそれらの組み合わせも可能である。この実施例において、さらなる利点は、その中又はその上での形成に有用な構造を選択する際に、エンドユーザに与えられる柔軟性である。前記強ボンド領域６の大きさ（例えば幅）は、前記多重層基板１００の機構的及び熱的完全性を維持するために適切である。好ましくは、前記強ボンド領域６の大きさは、最小化され、それゆえ構造処理のために弱ボンド領域５の部分を最大化する。例えば、強ボンド領域６は、８インチウエハーの約１ミクロンである。
【００５８】
さらに、層２から層１を非接合することは、例えば、強ボンド領域６を通るエッチ（ｅｔｃｈ）を形成するためにエッチング処理（面に平行に）のようなその他の従来の方法によって実施される。そのような実施例において、前記処理技術は、特に相互適応性があり、例えば、ここで前記強ボンド領域６は、バルク材（例えば、層１及び層２）よりもより高いエッチング選択比を有する酸化被膜で処理される。前記弱ボンド領域５は、好ましくは弱ボンド領域５の場所で層２から層１を非接合するためにエッチング処理を必要とせず、前記選択的処理又はその欠如が層１を層２に接合する工程において接合することを妨げるからである。
【００５９】
或いは、劈開伝搬が層２から層１の非接合を開始するために使用される。さらに、前記弱ボンド領域５での接合が限定されるので、前記非接合は、好ましくは前記強ボンド領域６の場所で必要とされるだけである。さらに、非接合は、従来公知のように、エッチング処理（表面に垂直に）によって開始され、好ましくは領域４の場所に限定される（すなわち、一部分または大部分で前記強ボンド領域６と重なり合う）。
【００６０】
別の実施例において、今図８５を参照すると、非接合の方法が開示されている。この方法は、次の工程を含む：複数層基板を供給する工程、１若しくはそれ以上の有用な構造（図示せず）をＷＢ領域へ供給する工程、ＳＢ領域を、好ましくはテーパー角度（例えば４５度）でエッチング除去する工程、デバイス層を対象に好ましくはエッチングされたＳＢ領域に対して低エネルギーイオン注入を行う工程、剥離さもなければすぐに前記デバイス層部分をＷＢ領域で除去する工程。ただし、ＷＢ層における２つのデバイス層部分が除去されるものとして示されているものであるが、これは、デバイス層をリリースするのを容易にするために使用されているものと理解されなければならない。ＷＢ領域のテーパーされたエッジは、機械的に除去を容易化する。利益としては、元のデバイス層厚さを貫くのに必要とされるエネルギーよりもさらに低いイオン注入エネルギを使用できるということがある。
【００６１】
材料
層１及び層２は、同一の又は異なる材料であってもよく、これに限定されるものではないが、プラスチック（例えば、ポリカーボネート）、金属、半導体、絶縁体、単結晶、アモルファス、非晶質、有機材料、又は前記材料のタイプの少なくとも１つを有する組み合わせを含む材料を含んでもよい。例えば、材料の具体的なタイプは、シリコン（例えば、単結晶、多結晶、非晶質、ポリシリコン、及びＳｉ３Ｎ４、ＳｉＣ、ＳｉＯ２といったような誘導体）、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＳｉＧｅ、ＧａＡｓＰ、ＧａＮ、ＳｉＣ、ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＡｓ、ＡｌＧａＳｂ、ＩｎＧａＡｓ、ＺｎＳ、ＡｌＮ、ＴｉＮ、その他のＩＩＩＡ−ＶＡ族、ＩＩＢ族、ＶＩＡ族、サファイア、石英（水晶、又はガラス）、ダイアモンド、シリカ、ケイ酸基材料、液晶材料、重合体材料(絶縁性、導電性、半導電性)又は前記材料の少なくとも１つを有する任意の組み合わせを含む。もちろん材料のその他のタイプの処理は、所望の分解の多重層基板１００を提供するために、ここで記載されている処理から利益を得る。
【００６２】
多重層基板の利益
前記方法及びその結果の多重層基板、又は前記多重層基板から得られた薄膜の重要な利点は、前記構造が部分的に又は略前記弱ボンド領域５を重複する前記領域３の中又は上に形成されることである。このことが、前記層１が層２から除去される時、前記光発電セル若しくは他の構造への損傷の可能性を略最小化し又は排除する。前記非接合工程が一般的に注入（例えば、イオン注入で）、力アプリケーション、又は層１及び層２を非接合するために必要とされるその他の技術を必要とする。ある実施例において、前記構造が局部的な注入、力アプリケーション、又は前記構造を修正可能又は修理不可能に損傷するその他の処理工程を必要としない領域３の中又は上にあるので、前記層１が除去され、構造は前記構造を修正するための次の処理なしに得られる。前記強ボンド領域６に部分的に又は略重複している領域４は、一般的にその上に構造を有さず、それゆえこれら領域４は、前記構造への損傷なしに注入又は力を受ける。
【００６３】
前記層１が自立した膜又はサポート付きの膜として分離されてもよい。例えば、ハンドルが通常層１へのアタッチメントに使用され、これにより層１が層２から取り外され、残りが前記ハンドルによってサポートされてもよい。一般に前記ハンドルは、次に前記膜又はその一部（例えば、１つ以上の有用な構造を有する）を対象基板上または別の処理済みの膜上に配置させるために使われても、又はその代わりに前記ハンドル上に残されてもよい。そのようなハンドルは公知である。そのようなハンドルの１つはＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ０２／３１３４８、２００２年１０月２日出願、発明の名称「脆弱な物体を取り扱う装置及び方法、及びその製造方法」に開示され、この文献はこの引用により本明細書に組み込まれる。
【００６４】
前記方法の１つの利点は、層２を構成している前記材料が再使用及び再生利用されてもよいことである。例えば単一ウエハーがいかなる周知の方法によって層１を得るために使用されてもよい。前記得られた層１は、上記記載のように前記残りの部分（層２）に選択的に接合される。薄膜が非接合される時、次の層１として使用されるように薄膜を保持するために層２の残りの部分を使用しながら、前記処理が繰り返される。これは、層１のための薄膜を得るために層２の残りの部分を使用することがもはや実行可能又は実用的でなくなるまで繰り返される。
【００６５】
光発電セルの多層基板上若しくは中における処理
太陽若しくは光発電セルは、領域３の中若しくは上に形成することができ、それは、部分的若しくは実施的に弱接合領域５と重なる。したがって、領域４、それは部分的実質的若しくは部分的に強接合領域６と重なるのであるが、一般的にセルをその上若しくはその中に有しない。したがって、記載されるように、いかなるタイプのソーラ若しくは光発電セルが従来の組立技術若しくは今後様々な関連する技術が開発されるにしたがって知られることになる他の技術を使って処理をすることができるように、多重層基板１００を形成することができる。そのような組み立て技術は、例えば、高温、高圧、過酷な化学品、若しくはそれらの組み合わせといった過酷な状況に基板を晒す。したがって、前記多層基板１００は、好ましくはそれらの状況に耐えうるものであるように構成されることが好ましい。
【００６６】
ソーラ若しくは光発電セルを多層基板１００の層１の中若しくは上に処理した後、層１がその後に引き続いて接合される。その非接合はいかなる公知の技術によるが、例えば剥離により、前記ソーラーセルを有害な層間剥離（ｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）技術に直接適用することなく行われる。ソーラーセルは一般的に領域４の中若しくは上に形成されていないので、その領域は秘説業処理の対象となり、例えばイオン注入により、領域３の中若しくは上に形成されたセルに有害とならないように行われる。
【００６７】
上述した多層基板を処理に使用することで、前記太陽電池若しくは光発電セルを有する非接合された層は非常に薄い層となる。前記セルを有する層は、容易に非接合できる基板上に保持されているので、それは５マイクロメートル、またさらに２マイクロメータにまで薄くでき、これは、現在の５００マイクロメータを有するセルと比較される。
【００６８】
光発電セルは、直接的な太陽電気変換に使われるいかなるデバイスを含む。光発電セルの制限は非常に高い製造コストに関連し、それを世界的な規模な電力要求に使用することを妨げてきた。いかなるタイプの公知の光発電セル、若しくは今後光発電セルが発展するにしたがって開発されるものが、この発明にしたがって処理されると予想することができる。光発電セルのタイプは、これらに限定されるものではないが、ｐ−ｎ接合、背面フィールド、バイオレット、テクスチャー加工、Ｖ溝多重接合、有機、光合成ベースの変換を含む。
【００６９】
典型的なｐｎ接合の光発電セルは、その基板で起こるよりも１つか若しくはそれ以上少ない電子の要素からの原子でドープされた基板（すなわち非接合される層）によって形成された表面（すなわち拡散）上に形成された浅いｐｎ接合を含む。金属性若しくは他の伝導性材料が前面のオーミックコンタクトストライプ及び爪に、及び背面全体を覆う背面オーミックコンタクトに使用される。弱接合領域においては、ｐｎ接合が形成されて金属化（メタライズ）される。前記弱接合領域(層１、層２若しくはその両方における）は、ドープの前に金属化される。処理の後、前記層が上述したように非接合がなされ、太陽若しくは光発電セルを、それに損傷を少ないか与えない方法で除去する。
【００７０】
代替の実施例において、光学層がこのセルに一体化され、それは、ＵＶ領域の波長を反射若しくは吸収する。付加的に、コレステリック液晶層がＩＲ波長を反射若しくは吸収する。
【００７１】
上記したｐｎ接合セルに加えて他のタイプのソーラセルが前記基板上で処理される。前記弱接合領域の中若しくは上に形成されるソーラセルの１つのタイプは、背面フィールド（ＢＳＦ）セルである。このタイプのセルでは、前面が上述したように形成される。そして、セルの背面は、金属製オーミックコンタクトを有する代わりに、前記コンタクトに隣接する非常に重くドープされた領域を含む。このドープされた領域は前記弱接合領域において、前記層１及び層２を形成する前に形成される。
【００７２】
前記弱接合領域の中若しくは上に処理される更なるタイプのセルは、減少された表面ドープ密度及び少ない接合深さで組み立てられる。このタイプのセルは、高い光子エネルギーにおいて改善された応答を提供する。前記弱接合領域の中若しくは上に処理される更なる別のタイプのセルはテクスチャー加工されたセルとして知られており、ピラミッド形の表面を有する。このピラミッド形の表面は面方位１００のシリコン表面を異方性エッチングすることで作られる。使用する場合、ピラミッドの側面上にインシデントした光は、他のピラミッドに反射し、失われず動作効率を非常に増大させる。
【００７３】
前記弱接合領域中若しくは上に処理される他のタイプのセルはＶ溝多重接合ソーラーセルとして知られているものであり、各ｐｎｎ（若しくはｐｐｎ）台形ダイオード要素が並んで接続されている。このダイオード要素の硬い熱成長されたシリコンダイオキサイド層を通して（１００）シリコンを異方性エッチングすることにより定義される。
【００７４】
当然、当業者はそれら及び他の及び将来開発される前記体重層基板１００の弱接合領域中若しくは上で処理されるセルを使うことができる。
【００７５】
今、図３３を参照すると、セル１１０Ａ，１１０Ｂ及び１１０Ｃを含むソーラーセルセット１００がある。各セルは、上述したように形成され、金属化された層及びｐｎ接合を含む。前記セル１１０Ａ，１１０Ｂ，及び１１０Ｃは、セルの一端面（すなわち、それぞれ同じ面）上の、前記頂面１１２Ａ，１１２Ｂ及び１１２Ｃ（すなわち、太陽光捕捉面）に積み重ねられ接合される。この構成は、特に前記ソーラーセルセット１００の厚さと比較して、大きな太陽光捕捉領域を許容する。前記セルは、安く、フレキシブルな基板、例えば、ガラス、プラスチック、ポリエチレン、気、紙、金属（例えば絶縁材と共に）によって支持されることができる。
【００７６】
図３４Ａを参照すると、タンデム型ソーラーセル３００が一般的に複数の太陽電池セル３４０、３５０、３６０を使用して形成され、それぞれが、異なる範囲の光線変換に適している。前記１番上のセルセットはＵＶ照射、及びそのセルのＥｇに対応する光子を吸収する。中間のセルセットは、セット３４０よりも低いバンドギャップＥｇを吸収する。一番下のセルセット３６０は、セット３５０よりも低いバンドギャップＥｇを吸収する。このようにして大部分のバンドギャップがカバーされエネルギに変換される。様々なセル（すなわち異なるＥｇ値を有する）が積み重ねられ、効率を最大化し、約３０％以上にする。
【００７７】
各セルセットは、互いに接続され、生産された電気エネルギーを出力ターミナルの共通セットに転送する。層間の接続は、層の側面若しくはその両方’９０９出願に記載されている技術を利用することによって、また、ＰＣＴ出願ＰＣＴ／ＵＳ０２／３１３４８、２００２年１０月２日、発明の名称「脆弱な対象物を扱う装置及び方法、及びその方法」（この引用により本明細書に組み込まれる）を利用することによって相関の接続はコストエフィシエントで信頼性の高い方法で従来のシステムにおいて一般的に形成される。
【００７８】
例えば、機械的に積層されたタンデム形ソーラーセルの場合、様々なソーラーセルが積層され、好戦的に非常に広い光発電セルを形成する。今図３４Ｂを参照すると、Ｓｉ／ＩｎＧａｐ薄膜機械的積層ソーラーセルの基本スキームが示されている。薄膜ＩｎＧａｐソーラーセルはシリコンのボトムセルにマウントされる。選択的に、太陽光線の青い部分のトップセルによる吸収が最大化される。さらに、コンタクトパターンの設計、及び非反射コーティングが前記セル表面における光ブロックを最小化するのに好ましくは最適化される。さらに、機械的に積層されたタンデム型ソーラーセルは最小の効率ロスにより構成される。それは、薄膜のハンドリングダメージ、もしくは、不良の光学カップリングによる効率ロスを最小化することができるからである。多重積層基板の弱接合領域において、光電子デバイスを処理するのに、ここに記載されている技術を用いることにより、そして、好ましいハンドラー・ディバイスを用いることにより、ハンドリング時の損傷及び不良の光学接続の問題を最小にするか、除去することができる。
【００７９】
図３４Ｃを参照すると、一体型（ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃａｌ）タンデム型ソーラーセルが示されている。具体的には、一体型ＩｎｘＧａ１−ｘＡ・ＩｎｘＧａ１−ｘＰ−ｏｎ―Ｇｅタンデム型構造セルが例示の目的で示されている。一体型タンデム型セルのために、カソードの個々の要素間の接続が典型的にトンネル接合（図３４Ｃに示す）を用いてなされ、それは動作させるのに高いドープ・レベルを要求される。この接合は、セル間で要素が流れることを助け、そして、前面、及び背面の単子が電流を集めることを提供する。
【００８０】
図３５を参照すると、タンデム型のソーラセルセットがいくつかのタンデム型ソーラセル３００を用いて形成される。タンデム型ソーラセル３００は、例えば、図３３（単一光線変換セルに関連し）に関して描かれるように、トップ表面のエッジ上に整列され、接合される。この構成を使用することで、全体の構成は薄くなる。例えば、１５ミクロン以下と小さくなる。また、セル間の直接的な接続スキームにより、この構成はインターコネクトワイヤリングによりブロックされる領域を減らし、そして、光線吸収のアクティブな領域を増やす。全体の、タンデム型ソーラーセルセット４００は必要に応じて、高価でない基板上に支持される。例えば、フレキシブルな基板を使うことができる。これは、太陽セル層は非常に薄く、その結果、フレキシブルだからである。
【００８１】
他の実施例において、図３６を参照すると、異なるソーラセルセット５４０、５５０、及び５６０であって、それぞれが一般的に異なるバンドギャップを意図するものが形成されている（すなわち、図３３に関して示されるように）。これらの層は積層されインター接続されることでタンデム型ソーラーセルセット５００に形成される。
【００８２】
前記ソーラセルを形成するために使われる材料は、前記多重層基板の層に関して上述されたもののいずれでかである。一般に、バンドギャップが１と２ｅＶ間にある半導体がソーラセルの材料として考慮される。そのような材料はここに限定されるものではないが、シリコン（シングルクリスタル、ポリクリスタライン、アモファス薄膜）、ＩＩＩ−Ｖのセミコンダクター、ＣｄＳ，ＧａＡｓ，ＩｎＰ，ＣｄＴｅ，ＣｕＩｎＳｅ２等、及び上記の少なくとも１つを有するコンビネーションを含む。さらに、有機材料が有機機械電池セルに使われ，フォトンエネルギーを電気チャージに変換するのに必要な励起構造を生成する。そのような材料は、例えば、フルエレンス、コンダクティヴポリマー、ペンタセン、液状クリスタルヘキサペリヘキサベンゾクロネン（ＨＰＢＣ）、ポリレイン・ダイであり、これらの材料は単独もしくは互いに組み合わされ、もしくは他の好ましい材料と共に用いられる。
【００８３】
薄膜ソーラーセルにおいては、前記支持層は電気能動的若しくは受動的な基板、例えば、ガラス、プラスチック、セラミック、金属、グラファイト、もしくはメタルアジカル・シリコンを含む。したがって、ここに記載したように、ソーラーセル、もしくはソーラーセルセットは、製造支持基板の弱接合領域中に形成され、その後非接合されて接着されもしくは、それもなければ最終的に使用する支持層中に設置される。
【００８４】
材料のコストと消耗の効率の間にバランスが必要であるということが当業者にとって明らかである。しかしながら，この明細書に記載されている上述した技術によれば、非常に薄い層のソーラセルが使用され、材料のコストが実質的に減らされ、良好な光線コンバージョン変換効率を有するソーラーマテリアルの高いコストに対する好ましいバランスをもたらす。
【００８５】
実質的な利益を、この発明から得ることができる。本製造方法が非常に薄い層の材料を使用しかつ非接合後の基板の再使用が可能になることにより、４０％以上の効率を低いコストで実現可能になる。
【００８６】
好ましい実施例が示され及び記載されている一方、様々な修正及び代替が本発明の精神と範囲から逸脱することなく行われてもよい。従って、当然のことながら、本発明が実例として、及び制限なく記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１Ａ】図１Ａは、ここに記載されとおりに光発電セルを処理するのに使用する多層基板を概略的に示すものである。
【図１Ｂ】図１Ｂは、ここに記載されとおりに光発電セルを処理するのに使用する多層基板を他の実施形態の概略的に示すものである。
【図２】図２は、図１における前記構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を示している。
【図３】図３は、図１における前記構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を示している。
【図４】図４は、図１における前記構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を示している。
【図５】図５は、図１における前記構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を示している。
【図６】図６は、図１における前記構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を示している。
【図７】図７は、図１における前記構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を示している。
【図８】図８は、図１における前記構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を示している。
【図９】図９は、図１における前記構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を示している。
【図１０】図１０は、図１における前記構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を示している。
【図１１】図１１は、図１における前記構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を示している。
【図１２】図１２は、図１における前記構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を示している。
【図１３】図１３は、図１における前記構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を示している。
【図１４】図１４は、図１の前記構造のための様々な接合幾何学的形状を示している。
【図１５】図１５は、図１の前記構造のための様々な接合幾何学的形状を示している。
【図１６】図１６は、図１の前記構造のための様々な接合幾何学的形状を示している。
【図１７】図１７は、図１の前記構造のための様々な接合幾何学的形状を示している。
【図１８】図１８は、図１の前記構造のための様々な接合幾何学的形状を示している。
【図１９】図１９は、図１の前記構造のための様々な接合幾何学的形状を示している。
【図２０】図２０は、図１の前記構造のための様々な接合幾何学的形状を示している。
【図２１】図２１は、様々な非接合技術を示している。
【図２２】図２２は、様々な非接合技術を示している。
【図２３】図２３は、様々な非接合技術を示している。
【図２４】図２４は、様々な非接合技術を示している。
【図２５】図２５は、様々な非接合技術を示している。
【図２６】図２６は、様々な非接合技術を示している。
【図２７】図２７は、様々な非接合技術を示している。
【図２８】図２８は、様々な非接合技術を示している。
【図２９】図２９は、様々な非接合技術を示している。
【図３０】図３０は、様々な非接合技術を示している。
【図３１】図３１は、様々な非接合技術を示している。
【図３２】図３２は、様々な非接合技術を示している。
【図３３】図３３は、タンデム型セルセットの１実施形態を示すものである。
【図３４Ａ】図３４Ａは、タンデム型光発電セルを示すものである。
【図３４Ｂ】図３４Ｂは、タンデム型光発電セルを示すものである。
【図３４Ｃ】図３４Ｃは、タンデム型光発電セルを示すものである。
【図３５】図３５は、タンデム型光発電セルを使用する他の実施形態の光発電セルセットを示すものである。
【図３６】図３６は、光発電セルセットのタンデム型アレイの一実施形態を示すものである。
【図１Ａ】
2005514795.tif 000002
【図１Ｂ】
2005514795.tif 000003
【図２】
2005514795.tif 000004
【図３】
2005514795.tif 000005
【図４】
2005514795.tif 000006
【図５】
2005514795.tif 000007
【図６】
2005514795.tif 000008
【図７】
2005514795.tif 000009
【図８】
2005514795.tif 000010
【図９】
2005514795.tif 000011
【図１０】
2005514795.tif 000012
【図１１】
2005514795.tif 000013
【図１２】
2005514795.tif 000014
【図１３】
2005514795.tif 000015
【図１４】
2005514795.tif 000016
【図１５】
2005514795.tif 000017
【図１６】
2005514795.tif 000018
【図１７】
2005514795.tif 000019
【図１８】
2005514795.tif 000020
【図１９】
2005514795.tif 000021
【図２０】
2005514795.tif 000022
【図２１】
2005514795.tif 000023
【図２２】
2005514795.tif 000024
【図２３】
2005514795.tif 000025
【図２４】
2005514795.tif 000026
【図２５】
2005514795.tif 000027
【図２６】
2005514795.tif 000028
【図２７】
2005514795.tif 000029
【図２８】
2005514795.tif 000030
【図２９】
2005514795.tif 000031
【図３０】
2005514795.tif 000032
【図３１】
2005514795.tif 000033
【図３２】
2005514795.tif 000034
【図３３】
2005514795.tif 000035
【図３４Ａ】
2005514795.tif 000036
【図３４Ｂ】
2005514795.tif 000037
【図３４Ｃ】
2005514795.tif 000038
【図３５】
2005514795.tif 000039
【図３６】
2005514795.tif 000040
【国際調査報告】
2005514795.tif 000041
2005514795.tif 000042