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TWI482300B - 具有iv/iii-v族混合合金之反轉多接面太陽能單元 - Google Patents

具有iv/iii-v族混合合金之反轉多接面太陽能單元 Download PDF

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TWI482300B
TWI482300B TW099107003A TW99107003A TWI482300B TW I482300 B TWI482300 B TW I482300B TW 099107003 A TW099107003 A TW 099107003A TW 99107003 A TW99107003 A TW 99107003A TW I482300 B TWI482300 B TW I482300B
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Paul Sharps
Fred Newman
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Solaero Technologies Corp
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Description

具有IV/III-V族混合合金之反轉多接面太陽能單元
本發明係關於半導體裝置之領域及其製作製程及裝置，諸如基於IV族合金半導體化合物(例如，GeSiSn)之多接面太陽能單元，及也可包含不同半導體化合物(例如，III-V族半導體化合物)的混合多接面太陽能電池。
已主要藉由矽半導體技術提供來自光伏打單元(亦稱作太陽能單元)之太陽能電力。然而，於過去數年中，大量製造用於太空應用之III-V族化合物半導體多接面太陽能單元已加速此技術不僅用於太空中而且用於陸地太陽能電力應用之發展。與矽相比，儘管III-V族化合物半導體多接面裝置之製造更趨於複雜，但其具有更高之能量轉換效率且通常更抗輻射。典型之商用III-V族化合物半導體多接面太陽能單元在一個太陽、0氣團(AM0)照明條件下具有超過27%之能量效率，而即使是最有效之矽技術在相當之條件下通常僅達至約18%之效率。在高太陽能集中(例如，500倍)之情況下，市售III-V族化合物半導體多接面太陽能單元在陸地應用(AM處於1.5D)中具有超過37%之能量效率。與矽太陽能單元相比，III-V族化合物半導體太陽能單元之更高轉換效率係部分地基於通過使用具有不同帶隙能量之複數個光伏打區域實現入射輻射之光譜分離及累積來自該等區域中之每一者之電流之能力。
在衛星及其他太空相關之應用中，一衛星電力系統之大小、質量及成本依賴於所使用之太陽能單元之功率及能量 轉換效率。換言之，有效負載之大小及機載服務之可用性與所提供之功率量成比例。因此，隨著有效負載變得更加成熟，一太陽能單元之功率對重量比變得越來越重要，且越發關注具有高效率及低質量之重量較輕、「薄膜」型太陽能單元。
典型之III-V族化合物半導體太陽能單元以垂直、多接面結構製作於一半導體晶圓上。然後，將個別太陽能單元或晶圓安置成水平陣列，其中個別太陽能單元以一串聯電路方式連接在一起。一陣列之形狀及結構以及其包含之單元數目部分地取決於所期望之輸出電壓及電流。
反轉生長製程(例如，在例如M.W.萬拉斯(M.W.Wanlass)等人之「Lattice Mismatched Approaches for High Performance,III-V Photovoltaic Energy Converters」(2005年IEEE出版社，2005年1月3日至7日召開之第31屆IEEE光伏打專家會議之會議學報)中所述之基於III-V族化合物半導體層之反轉變質多接面太陽能單元結構之製作中所例示)為未來商用高效率太陽能單元之發展提出一重要概念性起點。
簡要且概括地，本發明提供一種製造一太陽能單元之方法，其包括：提供一生長基板；在該生長基板上沈積包含形成一太陽能單元之IV合金之半導體材料層之一序列；及移除該半導體基板。
於另一態樣中，本發明提供一種製造一混合太陽能單元 之方法，其包括：提供一半導體生長基板；在該半導體生長基板上沈積形成一太陽能單元之半導體材料層之一序列，其包含由GeSiSn構成之至少一個層及生長在該GeSiSn層上方由Ge構成之一個層；在該序列之層上方施加一金屬接觸層；及直接在該金屬接觸層上方施加一支撐部件。
於另一態樣中，本發明提供一種混合多接面太陽能單元，其包含：由InGaP或InGaAlP構成且具有一第一帶隙之一第一太陽能子單元；由GaAs、InGaAsP或InGaP構成且安置在該第一太陽能子單元上方之一第二太陽能子單元，其具有一小於該第一帶隙之第二帶隙且與該第一太陽能子單元晶格匹配；及由GeSiSn構成且安置在該第二太陽能子單元上方之一第三太陽能子單元，其具有小於該第二帶隙之一第三帶隙且相對於該第二子單元晶格匹配。
本發明之一些實施方案可併入或實施上述發明內容中所提及之各個態樣及特徵中之數者。
依據此揭示內容(包含下文詳細說明)以及藉由實踐本發明，熟習此項技術者將明瞭本發明之額外態樣、優點及新穎特徵。雖然下文係參照較佳實施例來闡述本發明，但應瞭解，本發明並不限於此。熟習此項技術者通過閱讀本文中之教示將會認識至本發明在其他領域中之額外應用、修改及實施例，此等應用、修改及實施例均屬於本文所揭示並請求之發明範疇內且本發明對於此等應用、修改及實施例可具有實用性。
現在將闡述本發明之細節，包含其實例性態樣及實施例。參照圖式及下文說明，相同之參考編號用於識別相同或功能上相似之元件，且意在以一高度簡化之圖示方式圖解說明實例性實施例之主要特徵。此外，該等圖式既不打算繪示實際實施例之每一特徵，亦不打算繪示所繪示元件之相對尺寸，且此等圖式並非按比例繪製。
製作一反轉多接面太陽能單元之基本概念係在一基板上以一「逆向」順序生長太陽能單元之子單元。亦即，首先直接在一半導體生長基板(例如砷化鎵或鍺)上磊晶生長通常將係面向太陽能輻射之「頂部」子單元之高帶隙子單元(亦即，具有介於1.8至2.1eV範圍中之帶隙之子單元)，且此類子單元因此與此基板晶格匹配。然後，可在高帶隙子單元上生長一或多個較低帶隙中間子單元(亦即，具有介於1.2至1.8eV範圍中之帶隙)。
在中間子單元上方形成至少一個較低子單元，以使得該至少一個較低子單元相對於生長基板大致晶格匹配且使得該至少一個較低子單元具有一第三較低帶隙(亦即，介於0.7eV至1.2eV範圍中之一帶隙)。然後，將一替代基板或支撐結構附接至「底部」或較低子單元，或在該「底部」或較低子單元上方提供一替代基板或支撐結構，且隨後移除生長半導體基板。(然後該生長基板可再用於一第二太陽能單元及後續太陽能單元之生長)。
稱為反轉變質多接面太陽能單元之一反轉多接面太陽能單元類型之各種不同特徵及態樣係揭示於第12/401,189號美國專利申請案及該申請案中提及之相關申請案中。此類特徵中之一些特徵或所有特徵可包含在與本發明之太陽能單元相關聯之結構及製程中。
半導體結構中之層之晶格常數及電特性較佳地係藉由規定適當反應器生長溫度及時間且藉由使用適當化學組合物及摻雜劑來控制。使用一氣相沈積方法(諸如，有機金屬氣相磊晶(OMVPE)、金屬有機化學氣相沈積(MOCVD)、分子束磊晶(MBE)或用於逆向生長之其他氣相沈積方法)可使單塊半導體結構中形成單元之層能夠生長有所需厚度、元素組合物、摻雜劑濃度及粒度和傳導性類型。
圖2A繪示根據本發明一第一實施例當在一GaAs生長基板上按序形成三個子單元A、B及C之後的多接面太陽能單元。更特定而言，圖中顯示一基板101，其較佳係砷化鎵(GaAs)，但亦可係鍺(Ge)或其他適合材料。對於GaAs而言，基板較佳係一15°切餘之基板，亦即，其表面朝向(111)A平面偏離(100)平面15°定向，如2008年3月13日提出申請之第12/047,944號美國專利申請案中更全面地闡述。亦可使用其他替代生長基板，例如，2008年12月17日提出申請之第12/337,014號美國專利申請案中所述。
在一Ge基板之情況下，在基板101上直接沈積一成核層(未顯示)。在基板上，或在成核層上方(在一Ge基板之情況下)，進一步沈積一緩衝層102及一蝕刻停止層103。在GaAs基板之情況下，緩衝層102較佳係GaAs。在Ge基板之情況下，緩衝層102較佳係InGaAs。然後在層103上沈積一GaAs接觸層104，並在該接觸層上沈積一n+型AlInP窗層105。然後，在窗層105上磊晶沈積由一n+發射極層106及一p型基極層107構成之子單元A。子單元A通常與生長基板101晶格匹配。
應注意，多接面太陽能單元結構可由週期表中所列之III至V族元素之滿足晶格常數及帶隙要求之任何適當組合形成，其中III族包含硼(B)、鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)及鉈(T)。IV族包含碳(C)、矽(Si)、鍺(Ge)及錫(Sn)。V族包含氮(N)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)及鉍(Bi)。
於一個較佳實施例中，發射極層106係由InGa(Al)P構成且基極層107係由InGa(Al)P構成。前述式中括號內之鋁或Al項意指Al係一可選成分，且在本發明各種實施例中之此示例中可以介於自0%至30%範圍之一量使用。將結合圖16來論述根據本發明一項實施例之發射極及基極層106及107之摻雜分佈。
在完成根據本發明將在下文闡述之製程步驟之後，子單元A將最終變成反轉多接面結構之「頂部」子單元。
在基極層107頂部上，沈積一背表面場(「BSF」)層108(較佳地p+ AlGaInP)且使用該層來減少重組損失。
BSF層108自基極/BSF界面表面附近之區域驅動少數載子，以使重組損失效應最小化。換言之，一BSF層108減少太陽能子單元A背側處之重組損失且因此減少基極中之重組。
在BSF層108之頂部上，沈積形成一隧道二極體(亦即，將子單元A連接至子單元B之一歐姆電路元件)之重摻雜p型及n型層109a及109b之一序列。層109a較佳地由p++ AlGaAs構成，且層109b較佳地由n++ InGaP構成。
在隧道二極體層109之頂部上，沈積一窗層110，其較佳係n+ InGaP，但亦可使用其他材料。更大體而言，子單元B中所使用之窗層110運作以減少界面重組損失。熟習此項技術者應明瞭，可在不背離本發明範疇之前提下在該單元結構中添加或刪除一(或多個)額外層。
在窗層110之頂部上，沈積子單元B之各個層：n+型發射極層111及p型基極層112。此等層較佳地分別由InGaP及GaAs構成(針對一GaAs基板)，但亦可使用與晶格常數及帶隙要求相一致之任何其他適合材料。因此，於其他實施例中，子單元B可分別由一GaAs、GaInP、GaInAs、GaAsSb或GaInAsN發射極區域及一GaAs、GaInAs、GaAsSb或GaInAsN基極區域構成。將結合圖16論述在根據本發明之各種實施例中之層111及112之摻雜分佈。
於本發明之某些實施例中，類似於第12/023,772號美國專利申請案中所揭示之結構，中間子單元可係具有一InGaP發射極之一異質結構且其窗自InAlP轉換至InGaP。此修改可消除在中間子單元之窗/發射極界面處之折射率不連續性。而且，於某些實施例中，窗層110可較佳地比發射極111更多地被摻雜以使Fermi位準向上移動至靠近傳導帶，且因此在窗/發射極界面處產生帶彎曲，從而導致將少數載流子限定至發射極層。
於本發明較佳實施例中之一者中，中間子單元發射極具有等於頂部子單元發射極之一帶隙，且底部子單元發射極具有大於中間子單元基極之帶隙之一帶隙。因此，在製作太陽能並實施及運作之後，中間子單元B或底部子單元C之發射極皆將不曝露至可吸收輻射。
在單元B及C之基極中將吸收表示可吸收輻射之大致所有光子，該等基極具有比發射極窄之帶隙。因此，使用異質接面單元之優點係：(i)將改進兩個子單元之短波長回應，及(ii)在較窄帶隙基極中更有效地吸收及收集大部分輻射。該效應將增加短路電流Jsc 。
在基極層112上方，沈積一BSF層113，其較佳係p+型AlGaAs。BSF層113與BSF層108執行相同功能。
在BSF層113上方分別沈積類似於層109a/109b之p++/n++隧道二極體層114a及114b，形成將子單元B連接至子單元C之一歐姆電路元件。層114a較佳係由p++ GeSiSn構成且層114b較佳係由n++ GeSiSn構成。
然後，在隧道二極體層114b上方沈積較佳由n+型GeSiSn構成之一窗層115。此窗層運作以減少子單元C中之重組損失。熟習此項技術者應明瞭，可在不背離本發明範疇之前提下在單元結構中添加或刪除額外層。
在窗層115之頂部上，沈積子單元C之若干層：n+發射極層116及p型基極層117。此等層較佳地分別由n+型GeSiSn及p型GeSiSn構成，或對於一異質接面單元而言分別由n+型及p型構成，但亦可使用與晶格常數及帶隙要求相一致之其他適合材料。在子單元C中形成接面可藉由將As及P擴散至GeSiSn層中來實施。將結合圖16論述層116及117之摻雜分佈。
第一實施例中之該序列之太陽能子單元之帶隙較佳地約為：對於頂部子單元A為1.85 eV，對於子單元B為1.42 eV且對於子單元C為1.03 eV。
如結合圖3將論述，可在子單元C之基極層117頂部上沈積一BSF層(較佳地由p+型GeSiSn構成)，該BSF層與BSF層108及113執行相同功能。
將以對圖3及後續圖之說明為開始來闡述對製作圖2A之實施例中之太陽能單元之後續處理步驟之說明。同時，將闡述多接面太陽能單元半導體結構之其他實施例。
圖2B繪示根據本發明一第二實施例當在一GaAs生長基板上按序形成四個子單元A、B、C及D之後的多接面太陽能單元。更特定而言，圖中顯示一基板101，其較佳係砷化鎵(GaAs)，但亦可係鍺(Ge)或其他適合材料。對於GaAs而言，該基板較佳係一15°切餘之基板，亦即，其表面朝向(111)A平面偏離(100)平面15°定向，如2008年3月13日提出申請之第12/047,944號美國專利申請案中更全面地闡述。亦可使用其他替代生長基板，諸如2008年12月17日提出申請之第12/337,014號美國專利申請案中所述。
在圖2B之實施例中之層101至117之組合物類似於在圖2A之實施例中所述之彼等層之組合物，但可具有不同之元素組合物或摻雜劑濃度，且此處將不進行重複。
於圖2B之實施例中，在子單元C之基極層117頂部上沈積較佳由p+型GeSiSn構成之一BSF層118，該BSF層與BSF層108及113執行相同功能。
在BSF層118上方分別沈積類似於層109a/109b及114a/114b之p++/n++隧道二極體層119a及119b，形成將子單元C連接至子單元D之一歐姆電路元件。層119a較佳係由p++ GeSiSn構成，且層119b較佳係由n++ GeSiSn構成。
然後，在隧道二極體層119b上方沈積較佳係由n+型GeSiSn構成之一窗層120。此窗層運作以減少子單元D中之重組損失。熟習此項技術者應明瞭，可在不背離本發明範疇之前提下在單元結構中添加或刪除額外層。
在窗層120頂部上，沈積子單元D之若干層：n+發射極層121及p型基極層122。此等層較佳地分別由n+型Ge及P型Ge構成，但亦可使用與晶格常數及帶隙要求相一致之其他適合材料。在子單元C中形成接面可藉由將As及P擴散至GeSiSn層中來實施。將結合圖16論述在一項實施例中層121及122之摻雜分佈。
然後，如將結合圖3論述，在子單元D之頂部上沈積較佳係由p+型GeSiSn構成之一BSF層123，該BSF層與BSF層108、113及118執行相同功能。
在第二實施例中之該序列之太陽能子單元之帶隙較佳地約為：對於頂部子單元A為1.85 eV，對於子單元B為1.42 eV，對於子單元C為1.03 eV且對於頂部子單元D為0.73 eV。
將以對圖3及後續圖之說明為開始來闡述對製作在圖2B之實施例中之太陽能單元之後續處理步驟之說明。同時，將闡述多接面太陽能單元半導體結構之其他實施例。
圖2C繪示根據本發明另一實施例當在一GaAs生長基板上按序形成五個子單元A、B、C、D及E之後的多接面太陽能單元。更特定而言，圖中顯示一基板101，其較佳係砷化鎵(GaAs)，但亦可係鍺(Ge)或其他適合材料。
基板101至層105及層114a至123之組合物及說明大致類似於結合圖2B之實施例所述之彼等層，但具有不同元素組合物或摻雜劑濃度以導致不同帶隙，且此處不需進行重複。特定而言，於圖2C之實施例中，子單元A之帶隙可約為2.05 eV，且子單元B之帶隙可約為1.6 eV。
轉至圖2C中所繪示之實施例，在窗層105之頂部上，沈積子單元A之若干層：n+發射極層106a及p型基極層107a。此等層較佳地分別由n+型InGaAlP及p型InGaAlP構成，但亦可使用與晶格常數及帶隙要求相一致之其他適合材料。子單元A較佳地具有一約為2.05 eV之帶隙。
在基極層107a之頂部上沈積一較佳係p+ AlGaInP之背表面場(「BSF」)層108且將其用於減少重組損失。
BSF層108自基極/BSF界面表面附近之區域驅動少數載流子，以使重組損失效應最小化。換言之，一BSF層108減少太陽能子單元A背側處之重組損失且因此減少基極中之重組。
在BSF層108頂部上，沈積形成一隧道二極體(亦即，將子單元A連接至子單元B之一歐姆電路元件)之重摻雜p型及n型層109c及109d之一序列。層109c較佳係由p++ AlGaAs構成，且層109d較佳係由n++(Al)InGaP構成。
在隧道二極體層109c/109d之頂部上，沈積一窗層110，其較佳係n+ InGaP，但亦可使用其他材料。更大體而言，子單元B中所使用之窗層110運作以減少界面重組損失。熟習此項技術者應明瞭，可在不背離本發明範疇之前提下在該單元結構中添加或刪除一(或多個)額外層。
在窗層110之頂部上，沈積子單元B之若干層：n+型發射極層111a及p型基極層112a。此等層較佳地分別由InGaAsP及InGaAsP構成，但亦可使用與晶格常數及帶隙要求相一致之任何其他適合材料。子單元B較佳地具有一約為1.6 eV之帶隙。將結合圖16論述在一項實施例中之發射極及基極層之摻雜分佈。
在基極層112a之頂部上，沈積較佳係p+InGaAs之一背表面場(「BSF」)層113a且將其用於減少重組損失。
在BSF層113a之頂部上，沈積形成一隧道二極體之重摻雜p型及n型層114a及114b之一序列。層114a至123大致類似於結合圖2B之實施例所述之彼等層，但具有不同元素組合物或摻雜劑濃度以導致不同帶隙。此實施例中之該序列之太陽能子單元C及D之帶隙較佳地約為：對於子單元C為1.24 eV且對於子單元D為0.95 eV。
在子單元D之基極層122之頂部上，沈積一較佳係p+ GeSiSn之背表面場(「BSF」)層123，且將其用於減少重組損失。
在BSF層123之頂部上，沈積形成一隧道二極體(亦即，將子單元D連接至子單元E之一歐姆電路元件)之重摻雜p型及n型層124a及124b之一序列。層124a較佳係由p++ GeSiSn構成，且層124b較佳係由n++ GeSiSn構成。
在隧道二極體層124a/124b之頂部上，沈積一窗層125，其較佳係n+ GeSiSn，但亦可使用其他材料。更大體而言，在子單元E中所使用之窗層125運作以減少界面重組損失。熟習此項技術者應明瞭，可在不背離本發明範疇之前提下在該單元結構中添加或刪除一(或多個)額外層。
在窗層125之頂部上，沈積子單元E之若干層：n+型發射極層126及p型基極層127。此等層較佳係由Ge構成，但亦可使用與晶格常數及帶隙要求相一致之任何其他適合材料。可藉由將As及P擴散至Ge層中來實施在子單元E中形成接面。將結合圖16論述在一項實施例中之層126及127之摻雜分佈。子單元E較佳地具有一約為0.73 eV之帶隙。
如將結合圖3論述，然後在子單元E之頂部上沈積一較佳由p+型GeSiSn構成之BSF層128，該BSF層與BSF層108、113a、118及123執行相同功能。
此實施例中之該序列之太陽能子單元之帶隙較佳地約為：對於頂部子單元A為2.05 eV，對於子單元B為1.6 eV且對於子單元C為1.24 eV、對於子單元D為0.95 eV且對於子單元E為0.73 eV。
將以對圖3及後續圖之說明為開始來闡述對製作在圖2C之實施例中之太陽能單元之後續處理步驟之說明。同時，將闡述多接面太陽能單元半導體結構之其他實施例。
圖2D繪示根據本發明另一實施例當在一GaAs生長基板上按序形成六個子單元A、B、C、D、E及F之後的多接面太陽能單元。更特定而言，圖中顯示一基板101，其較佳係砷化鎵(GaAs)，但亦可係鍺(Ge)或其他適合材料。
基板101及層102至110及層120至128之組合物及說明大致類似於結合圖2C之實施例所述之彼等層，但具有不同元素組合物或摻雜劑濃度以導致不同帶隙，且此處不需進行重複。
轉至圖2D中所繪示之實施例，在窗層110之頂部上，沈積子單元B之若干層：n+型發射極層111b及p型基極層112b。此等層較佳地分別由n+型InGaP及p型InGaP構成，但亦可使用與晶格常數及帶隙要求相一致之任何其他適合材料。子單元B較佳地具有一約為1.74 eV之帶隙。
在基極層112b之頂部上，沈積一較佳係p+ AlGaAs之背表面場(「BSF」)層113b，且將其用於減少重組損失。
在BSF層113b之頂部上，沈積形成一隧道二極體(亦即，將子單元B連接至子單元C之一歐姆電路元件)之重摻雜p型及n型層114c及114d之一序列。層114c較佳係由p++ AlGaAs構成，且層114d較佳係由n++ AlGaInP構成。
在隧道二極體層114c/114d之頂部上，沈積一窗層115a，其較佳係n+ InAlP，但亦可使用其他材料。更大體而言，子單元C中所使用之窗層115a運作以減少界面重組損失。熟習此項技術者應明瞭，可在不背離本發明範疇之前提下在該單元結構中添加或刪除一(或多個)額外層。
在窗層115a之頂部上，沈積子單元C之若干層：n+型發射極層116a及p型基極層117a。此等層較佳地分別由n+型InGaAsP及p型InGaAsP構成，但亦可使用與晶格常數及帶隙要求相一致之任何其他適合材料。子單元C較佳地具有一約為1.42 eV之帶隙。
在基極層117a之頂部上，沈積一較佳係p+ AlGaAs之背表面場(「BSF」)層118a，且將其用於減少重組損失。
在BSF層118a之頂部上，沈積形成一隧道二極體(亦即，將子單元C連接至子單元D之一歐姆電路元件)之重摻雜p型及n型層119c及119d之一序列。層119c較佳係由p++ AlGaAs或GeSiSn構成，且層119d較佳係由n++ GaAs或GeSiSn構成。
在隧道二極體層119c/119d之頂部上，沈積一窗層120，其較佳係n+ GeSiSn，但亦可使用其他材料。更大體而言，子單元D中所使用之窗層120運作以減少界面重組損失。熟習此項技術者應明瞭，可在不背離本發明範疇之前提下在該單元結構中添加或刪除一(或多個)額外層。如上文提及，層120至128大致類似於結合圖2C之實施例所述之彼等層，但其具有不同元素組合物或摻雜劑濃度以導致不同帶隙，且此處不需進行重複。因此，於此實施例中，子單元D較佳地具有一約為1.13 eV之帶隙，且子單元E較佳地具有一約為0.91 eV之帶隙。
在由p型GeSiSn構成之BSF層128之頂部上，沈積形成一隧道二極體(亦即，將子單元E連接至子單元F之一歐姆電路元件)之重摻雜p型及n型層129a及129b之一序列。層129a較佳係由p++ GeSiSn構成且層129b較佳係由n++ GeSiSn構成。
在隧道二極體層129a/129b之頂部上，沈積一窗層130，其較佳係n+ GeSiSn，但亦可使用其他材料。更大體而言，子單元F中所使用之窗層130運作以減少界面重組損失。熟習此項技術者應明瞭，可在不背離本發明範疇之前提下在該單元結構中添加或刪除一(或多個)額外層。
在窗層130之頂部上，沈積子單元F之若干層：n+型發射極層131及p型基極層132。此等層較佳地分別由n+型Ge及p型Ge構成，但亦可使用與晶格常數及帶隙要求相一致之任何其他適合材料。子單元F較佳地具有一約為0.7 eV之帶隙。將結合圖16論述在一項實施例中之發射極及基極層之摻雜分佈。
如將結合圖3論述，然後在子單元F之頂部上沈積一較佳由p+型GeSiSn構成之BSF層133，該BSF層與BSF層108、113a、118、123及128執行相同功能。
此實施例中之該序列之太陽能子單元之帶隙較佳地約為：對於頂部子單元A為2.15 eV，對於子單元B為1.74 eV，且對於子單元C為1.42 eV，對於子單元D為1.13 eV，對於子單元E為0.91 eV，且對於子單元F為0.7。
將以對圖3及後續圖之說明為開始來闡述對製作在圖2D之實施例中之太陽能單元之後續處理步驟之說明。同時，將闡述多接面太陽能單元半導體結構之再一項實施例。
圖2E繪示根據本發明另一實施例當在GaAs生長基板上按序形成七個子單元A、B、C、D、E、F及G之後的多接面太陽能單元。更特定而言，圖中顯示一基板101，其較佳係砷化鎵(GaAs)，但亦可係鍺(Ge)或其他適合之材料。
基板101及層102至118a及層125至133之組合物及說明大致類似於結合圖2D之實施例中所述之彼等層，但具有不同元素組合物或摻雜劑濃度以導致不同帶隙，且此處不需進行重複。特定而言，在圖2E之實施例中，子單元C之帶隙可約為1.6 eV，且在該序列之層125至133中，子單元E之帶隙可約為1.13 eV，且子單元F之帶隙可約為0.91 eV。
轉至圖2E中所繪示之實施例，在由AlGaAs構成之BSF層118a之頂部上，沈積形成一隧道二極體(亦即，將子單元C連接至子單元D之一歐姆電路元件)之重摻雜p型及n型層119e及119f之一序列。層119e較佳係由p++ AlGaAs構成且層119f較佳係由n++ InGaP構成。
在隧道二極體層119e/119f之頂部上，沈積一窗層120a，其較佳係n+ InAlP，但亦可使用其他材料。更大體而言，子單元D中所使用之窗層120a運作以減少界面重組損失。熟習此項技術者應明瞭，可在不背離本發明範疇之前提下在該單元結構中添加或刪除一(或多個)額外層。
在窗層120a之頂部上，沈積子單元D之若干層：n+型發射極層121a及p型基極層122a。此等層較佳地分別由n+型GaAs及p型GaAs構成，但亦可使用與晶格常數及帶隙要求相一致之任何其他適合材料。子單元D較佳地具有一約為1.42 eV之帶隙。
在基極層122a之頂部上，沈積一較佳係p+ AlGaAs之背表面場(「BSF」)層123a，且將其用於減少重組損失。
在BSF層123a之頂部上，沈積形成一隧道二極體(亦即，將子單元D連接至子單元E之一歐姆電路元件)之重摻雜p型及n型層124c及124d之一序列。層124c較佳係由p++ GeSiSn或AlGaAs構成，且層124d較佳係由n++ GeSiSn或GaAs構成。
在隧道二極體層129d/129e之頂部上，沈積一窗層130，其係由n+型GeSiSn構成。如上文提及，層125至133大致類似於結合圖2D之實施例中所述之彼等層，但其具有不同元素組合物或摻雜劑濃度以導致不同帶隙，且此處不需進行重複。因此，於此實施例中，子單元E較佳地具有一約為1.13 eV之帶隙，且子單元F較佳地具有一約為0.91 eV之帶隙。
再次轉至圖2E中所繪示之實施例，在由GeSiSn構成之BSF層133之頂部上，沈積形成一隧道二極體(亦即，將子單元F連接至子單元G之一歐姆電路元件)之重摻雜p型及n型層134a及134b之一序列。層134a較佳係由p++ GeSiSn構成且層134b較佳係由n++ GeSiSn構成。
在隧道二極體層134a/134b之頂部上，沈積一窗層135，其較佳係n+ GeSiSn，但亦可使用其他材料。更大體而言，子單元G中所使用之窗層135運作以減少界面重組損失。熟習此項技術者應明瞭，可在不背離本發明範疇之前提下在該單元結構中添加或刪除一(或多個)額外層。
在窗層135之頂部上，沈積子單元G之若干層：n+型發射極層136及p型基極層137。此等層較佳地分別由n+型GeSiSn及p型GeSiSn構成，但亦可使用與晶格常數及帶隙要求相一致之任何其他適合材料。子單元G較佳地具有一約為0.73 eV之帶隙。將結合圖16論述在一項實施例中之發射極及基極層之摻雜分佈。
圖3係圖2A、2B、2C、2D或2E之實施例中之任一者之太陽能單元結構之高度簡化橫截面視圖，其繪示太陽能單元結構之頂部BSF層，在此圖3及後續圖中將該頂部BSF層重新標示為沈積在最後沈積之子單元之基極層上方之BSF層146。因此，BSF層146表示分別結合圖2A、2B、2C、2D或2E所繪示及闡述之BSF層118、123、128、133或138。
圖4係圖3之太陽能單元在下一製程步驟之後的一橫截面視圖，在該下一製程步驟中，在BSF層146上沈積一較佳由一適合之p++型材料構成之高帶隙接觸層147。沈積在一多接面光伏打單元中之最低帶隙光伏打子單元之底部(未被照明)側上之此接觸層147可經適當調配以減少對穿過該單元之光之吸收，以使得(i)在該接觸層下方(亦即，朝向未被照明側)之隨後沈積之歐姆金屬接觸層亦將充當一鏡面層，且(ii)不必選擇性地蝕刻掉接觸層來防止在該層中之吸收。
熟習此項技術者應明瞭，可在不背離本發明範疇之前提下在該單元結構中添加或刪除一(或多個)額外層。
圖4進一步繪示其中在p++半導體接觸層147上方沈積一金屬接觸層148之下一製程步驟。該金屬較佳係金屬層Ti/Au/Ag/Au或Ti/Pd/Ag之序列，但亦可使用其他適合序列及材料。
所選取之金屬接觸方案係在用以活化歐姆接觸之熱處理之後具有與半導體之一平坦界面之金屬接觸方案。完成此方案以使得(i)不必在金屬接觸區中沈積並選擇性地蝕刻將金屬與半導體分離之介電層；及(ii)該接觸層在所關注波長範圍上係鏡面反射的。
圖5係圖4之太陽能單元在下一製程步驟之後的一橫截面視圖，在該下一製程步驟中，在金屬接觸層148上方沈積一接合層149。在本發明之一項實施例中，接合層149係一黏合劑，較佳係Wafer Bond(由美國密蘇裏州羅拉市之布魯爾科技有限公司(Brewer Science,Inc.,Rolla,MO.)製造)，但亦可使用其他適合接合材料。
在下一製程步驟中，在接合層上方附接一替代基板150，較佳係藍寶石。另一選擇係，替代基板可係GaAs、Ge或Si或其他適合材料。替代基板150較佳地厚度約係40密耳，且在其中將要移除該替代基板之實施例之情況下，其打有間隔為4 mm、直徑約為1 mm之孔，以有助於隨後移除黏合劑及基板。
圖6A係圖5之太陽能單元在下一製程步驟之後的一橫截面視圖，在該下一製程步驟中藉由研磨、磨削及/或蝕刻步驟之一序列(其中移除基板101及緩衝層102)來移除原始基板。一特定蝕刻劑之選取相依於生長基板。於某些實施例中，可藉由一磊晶剝離製程移除基板101，例如2009年2月9日提出申請之第12/367,991號美國專利申請案，且該申請案以引用之方式併入本文中。
圖6B係圖6A之具有替代基板150在圖之底部之定向之太陽能單元之一橫截面視圖。此應用中之後續圖將採取該定向。
圖7係圖6B之太陽能單元在下一製程步驟之後的一橫截面視圖，在該下一製程步驟中由一HCl/H2 O溶液移除蝕刻停止層103。
圖8係圖7之太陽能單元在下一製程步驟序列之後的一橫截面視圖，在該下一製程步驟序列中，將一光蝕劑層(未顯示)置於半導體接觸層104上方。借助一遮罩以微影方式圖案化該光蝕劑層以形成柵格線501之位置，移除光蝕劑層之其中將要形成柵格線之部分，且然後藉由蒸氣或類似製程將一金屬接觸層既沈積至光蝕劑層上方又沈積至光蝕劑層中之其中將要形成柵格線之開中。然後，剝離覆蓋接觸層104之光蝕劑層部分以留下完成之金屬柵格線501，如圖中所繪示。如在2008年7月18日提出申請之第12/218,582號美國專利申請案(其以引用方式併入本文中)中更全面地闡述，柵格線501較佳地由層Pd/Ge/Ti/Pd/Au之序列構成，但亦可使用其他適合序列及材料。
圖9係圖8之太陽能單元在下一製程步驟之後的一橫截面視圖，在該下一製程步驟中將柵格線501用作一掩膜以使用一檸檬酸/過氧化物蝕刻混合物向下蝕刻該表面至窗層105。
圖10A係在其中實施四個太陽能單元之一100 mm(或4英吋)晶圓之一俯視平面圖。對四個單元之繪示僅係出於說明之目的，且本發明並不限於每一晶圓之任一特定單元數目。
於每一單元中，存在柵格線501(更具體地顯示於圖9之橫截面圖中)、一互連匯流排線502及一接觸墊503。柵格線及匯流排線及接觸墊之幾何形狀及數目係說明性，且本發明並不限於所圖解說明之實施例。
圖10B係圖10A之晶圓之一仰視平面圖。
圖10C係在其中實施兩個太陽能單元之一100 mm(或4英吋)晶圓之一俯視平面圖。於某些實施例中，每一太陽能單元具有一約為26.3 cm2 之面積。
圖11係圖9之太陽能單元在下一製程步驟之後的一橫截面視圖，在該下一製程步驟中在晶圓之具有柵格線501之「頂部」側之整個表面上方施加一抗反射(ARC)電介質塗佈層160。
圖12A係圖11之太陽能單元在根據本發明之下一製程步驟之後的一橫截面視圖，在該下一製程步驟中，使用磷化物及砷化物蝕刻劑向下蝕刻第一及第二環形通道510及511或半導體結構之若干部分至金屬層148。此等通道(如在2008年8月12日提出申請之第12/190,449號美國專利申請案中更具體地闡述)界定單元之間的一周邊邊界、一圍繞平臺516及在晶圓邊緣處之一周邊平臺517，且留下構成該太陽能單元之一平臺結構518。圖12A中所繪示之橫截面係自圖13A中所示之A-A平面看到之橫截面。
圖12B係圖12A之太陽能單元在下一製程步驟之後的一橫截面視圖，在該下一製程步驟中，將通道511曝露至一金屬蝕刻劑，移除通道511中之層123且在深度上延伸通道511約至接合層149之頂表面。
圖13A係圖10A之晶圓之一俯視平面圖，其繪示圍繞每一單元之周邊所蝕刻之通道510及511。
圖13B係圖10C之晶圓之一俯視平面圖，其繪示圍繞每一單元之周邊所蝕刻之通道510及511。
圖14A係圖12B之太陽能單元在通過通道511自晶圓切割或刻劃個別太陽能單元(圖13中所示之單元1、單元2等)(留下延伸穿過替代基板150之一垂直邊緣512)之後的一橫截面視圖。在本發明之此第一實施例中，替代基板150在其中不需要一蓋片玻璃(諸如在下文將闡述之第三實施例中所提供)之應用中形成用於太陽能單元之支撐。於一實施例中，可通過通道510實現與金屬接觸層148之電接觸。
圖14B係圖12B之太陽能單元在本發明之一第二實施例中之下一製程步驟之後的一橫截面視圖，在該下一製程步驟中，藉由磨削、研磨或蝕刻將替代基板150適當地薄化為一相對薄之層150a。通過通道511自晶圓切割或劃線個別太陽能單元(圖13A中所示之單元1、單元2等)，留下延伸穿過替代基板150a之一垂直邊緣515。於此實施例中，於其中不需要一蓋片玻璃(諸如在下文將闡述之第三實施例中所提供)之應用中，薄層150a形成用於太陽能單元之支撐件。於一實施例中，可通過通道510實現與金屬接觸層148之電接觸。
圖14C係圖12B之太陽能單元在本發明之一第三實施例中之下一製程步驟之後的一橫截面視圖，在該下一製程步驟中，藉由一黏合劑513將一蓋片玻璃514固定至該單元之頂部。蓋片玻璃514通常約為4密耳厚，且較佳地覆蓋整個通道510，在平臺516之一部分上方延伸，但不延伸至通道511。儘管對於眾多環境條件及應用而言，期望使用一蓋片玻璃，但其並非必須用於所有實施方案，且亦可利用額外層或結構以向太陽能單元提供額外支撐或環境保護。
圖14D係圖14A之太陽能單元在本發明之某些實施例中之下一製程步驟之後的一橫截面視圖，在該下一製程步驟中，完全移除晶圓之接合層、替代基板150及周邊部分517，僅留下在頂部具有ARC層160(或其他層或結構)及在底部具有金屬接觸層148之太陽能單元，其中金屬接觸層148形成太陽能單元之背側觸點。較佳地，藉由使用一「Wafer Bond」溶劑來移除替代基板。如上文所提及，替代基板包含其表面上方之打孔，其允許溶劑流過替代基板150中之打孔以准許其剝離。在剝離之後，可在後續晶圓處理運作中再使用該替代基板。
圖15係圖14C之太陽能單元在本發明之一些實施例中之下一製程步驟之後的一橫截面視圖，在該下一製程步驟中，完全移除晶圓之接合層124、替代基板150及周邊部分517，僅留下在頂部具有蓋片玻璃514(或其他層或結構)及在底部具有該層之太陽能單元。較佳地，藉由使用一「Wafer Bond」溶劑來移除替代基板。如上文所提及，替代基板包含其表面上方之打孔，其允許溶劑流過替代基板150以准許其剝離。在剝離之後，可在後續晶圓處理運作中再使用替代基板。
圖16係在本發明之反轉變質多接面太陽能單元之一或多個子單元中之發射極層及基極層中之摻雜分佈之一圖表。在2007年12月13日提出申請之第11/956,069號共同未決美國專利申請案(其以引用之方式併入本文中)中更具體闡述本發明範疇內之各種摻雜分佈及此類摻雜分佈之優點。本文中所繪示之摻雜分佈僅係說明性，且如熟習此項技術者所明瞭，可在不背離本發明範疇之前提下使用其他更複雜之分佈。
應瞭解，上文所述元件中之每一者或兩個或更多個元件一起，亦可有用地應用於不同於上文所述構造類型之其他構造類型中。
另外，儘管本實施例組態有頂部及底部電觸點，但替代地可藉助金屬觸點使子單元接觸子單元之間的橫向傳導性半導體層。此類配置可用於形成3端子裝置、4端子裝置及(大體而言)n端子裝置。可使用此等額外端子將該等子單元互連成電路，以使得可有效地使用每一子單元中之大多數可用光生電流密度，從而導致多接面單元之高效性，儘管在各種子單元中光生電流密度通常不同。
如上文所提及，本發明可利用一或多個或所有單質接面單元或子單元(亦即，其中在兩者均具有相同化學組合物及相同帶隙而僅在摻雜劑種類及類型上有所不同之一p型半導體與一n型半導體之間形成p-n接面之一單元或子單元)及一或多個異質接面單元或子單元之一配置。具有p型及n型InGaP之子單元A係一單質接面子單元之一個實例。另一選擇係，如在2008年1月31日提出申請之第12/023,772號美國專利申請案中更具體闡述，本發明可利用一或多個或所有異質接面單元或子單元，亦即其中在一p型半導體與一n型半導體之間形成p-n接面之一單元或子單元，該p-n接面除在形成p-n接面之p型及n型區域中利用不同摻雜劑種類及類型之外，亦在n型區域中具有半導體材料之不同化學組合物及/或在p型區域中具有不同帶隙能量。
在一些單元中，可將一薄的所謂「純質層」置於發射極層與基極層之間，其與發射極層或基極層具有相同或不同之組合物。該純質層可用於抑制空間電荷區域中之少數載流子重組。類似地，基極層或發射極層亦可係純質的，或在其厚度之一部分或全部上係非故意摻雜的(「NID」)。在2008年10月16日提出申請之第12/253,051號共同未決美國專利申請案中更具體地闡述了一些此類組態。
窗或BSF層之組合物可利用滿足晶格常數及帶隙要求之其他半導體化合物，且可包含AlInP、AlAs、AlP、AlGaInP、AlGaAsP、AlGaInAs、AlGaInPAs、GaInP、GaInAs、GaInPAs、AlGaAs、AlInAs、AlInPAs、GaAsSb、AlAsSb、GaAlAsSb、AlInSb、GaInSb、AlGaInSb、AIN、GaN、InN、GaInN、AlGaInN、GaInNAs、AlGaInNAs、ZnSSe、CdSSe及類似材料，且此仍歸屬於本發明之精神內。
101．．．基板
102．．．緩衝層
103．．．蝕刻停止層
104．．．GaAs接觸層
105．．．n+型AlInP窗層
106．．．n+發射極層
107．．．p型基極層
108．．．背表面場層
109a．．．重摻雜p型層
109b．．．重摻雜n型層
110．．．窗層
111．．．n+型發射極層
112．．．p型基極層
113．．．背表面場層
114a．．．p++隧道二極體層
114b．．．n++隧道二極體層
115．．．窗層
116．．．n+發射極層
117．．．p型基極層
118．．．背表面場層
119a．．．p++隧道二極體層
119b．．．n++隧道二極體層
120．．．窗層
121．．．n+發射極層
122．．．p型基極層
123．．．背表面場層
124a．．．重摻雜p型層
124b．．．重摻雜n型層
125．．．窗層
126．．．n+型發射極層
127．．．p型基極層
128．．．背表面場層
129a．．．重摻雜p型層
129b．．．重摻雜n型層
130．．．窗層
131．．．n+型發射極層
132．．．p型基極層
133．．．背表面場層
134a．．．重摻雜p型層
134b．．．重摻雜n型層
135．．．窗層
136．．．n+型發射極層
137．．．p型基極層
138．．．背表面場層
146．．．背表面場層
147．．．高帶隙接觸層
148．．．金屬接觸層
149．．．接合層
150．．．替代基板
150a．．．經薄化之替代基板
160．．．電介質塗佈層
501．．．柵格線
502．．．互連匯流排線
503．．．接觸墊
510．．．第一環形通道
511．．．第二環形通道
512．．．垂直邊緣
513．．．黏合劑
514．．．蓋片玻璃
515．．．垂直邊緣
516．．．圍繞平臺
517．．．周邊平臺
518．．．平臺結構
結合附圖考量並參照以下詳細說明將更好且更全面地理解本發明，附圖中：
圖1係表示某些二進制材料之帶隙及其晶格常數之一圖表；
圖2A係根據本發明之一第一實施例於在生長基板上沈積半導體層之後的本發明太陽能單元之一橫截面視圖；
圖2B係根據本發明之一第二實施例於在生長基板上沈積半導體層之後的本發明太陽能單元之一橫截面視圖；
圖2C係根據本發明之一第三實施例於在生長基板上沈積半導體層之後的本發明太陽能單元之一橫截面視圖；
圖2D係根據本發明之一第四實施例於在生長基板上沈積半導體層之後的本發明太陽能單元之一橫截面視圖；
圖2E係根據本發明之一第五實施例於在生長基板上沈積半導體層之後的本發明太陽能單元之一橫截面視圖；
圖3係圖2之太陽能單元於在「底部」太陽能子單元上方沈積一BSF層之下一製程步驟之後的一高度簡化橫截面視圖；
圖4係圖3之太陽能單元在下一製程步驟之後的一橫截面視圖；
圖5係圖4之太陽能單元在下一製程步驟之後的一橫截面視圖，在該下一製程步驟中附接一替代基板；
圖6A係圖5之太陽能單元在下一製程步驟之後的一橫截面視圖，在該下一製程步驟中移除原始基板；
圖6B係圖6A之在圖式之底部具有替代基板之太陽能單元之另一橫截面視圖；
圖7係圖6B之太陽能單元在下一製程步驟之後的一橫截面視圖；
圖8係圖7之太陽能單元在下一製程步驟之後的一橫截面視圖；
圖9係圖8之太陽能單元在下一製程步驟之後的一橫截面視圖；
圖10A係在其中製作四個太陽能單元之一晶圓之一俯視平面圖；
圖10B係圖10A之晶圓之一仰視平面圖；
圖10C係在其中製作兩個太陽能單元之一晶圓之一俯視平面視圖；
圖11係圖9之太陽能單元在下一製程步驟之後的一橫截面視圖；
圖12A係圖11之太陽能單元在下一製程步驟之後的一橫截面視圖；
圖12B係圖12A之太陽能單元在下一製程步驟之後的一橫截面視圖；
圖13A係圖10A之晶圓之一俯視平面圖，其繪示在圖12B中所繪示之製程步驟之後在單元周圍蝕刻之溝槽之表面視圖；
圖13B係圖10C之晶圓之一俯視平面圖，其繪示在圖12B中所繪示之製程步驟之後在單元周圍蝕刻之溝槽之表面視圖；
圖14A係在本發明之一第一實施例中圖12B之太陽能單元在下一製程步驟之後的一橫截面視圖；
圖14B係在本發明之一第二實施例中圖12B之太陽能單元在下一製程步驟之後的一橫截面視圖；
圖14C係圖14A之太陽能單元在移除替代基板之下一製程步驟之後的一橫截面視圖；
圖14D係圖14A之太陽能單元之一橫截面視圖；
圖15係在本發明之一第三實施例中圖14B之太陽能單元在下一製程步驟之後的一橫截面視圖；及
圖16係根據本發明在太陽能單元中一子單元之基極層及發射極層之摻雜分佈之一圖表。
101‧‧‧基板
102‧‧‧緩衝層
103‧‧‧蝕刻停止層
104‧‧‧GaAs接觸層
105‧‧‧n+型AlInP窗層
106‧‧‧n+發射極層
107‧‧‧p型基極層
108‧‧‧背表面場層
109a‧‧‧重摻雜p型層
109b‧‧‧重摻雜n型層
110‧‧‧窗層
111‧‧‧n+型發射極層
112‧‧‧p型基極層
113‧‧‧背表面場層
114a‧‧‧p++隧道二極體層
114b‧‧‧n++隧道二極體層
115‧‧‧窗層
116‧‧‧n+發射極層
117‧‧‧p型基極層
118‧‧‧背表面場層

Claims (19)

  1. 一種製造一太陽能單元之方法，其包括：提供一半導體生長基板；在該半導體生長基板上沈積形成一太陽能單元之一序列半導體材料層，其包含由一IV族合金構成且具有一射極及/或基極層之一子單元；在毗鄰於由一IV族合金構成之該子單元處形成由該IV族合金構成之窗及BSF層；及移除該半導體生長基板。
  2. 如請求項1之方法，其中該IV族合金係GeSiSn。
  3. 如請求項2之方法，其中該GeSiSn子單元具有介於0.73eV至1.2eV範圍中之一帶隙。
  4. 如請求項3之方法，其中該太陽能單元係一混合太陽能單元，其進一步包括在該GeSiSn子單元上方沈積由鍺構成之一子單元。
  5. 如請求項1之方法，其中該層序列包含具有介於0.91eV至0.95eV範圍中之一帶隙之一第一GeSiSn子單元及具有介於1.13eV至1.24eV範圍中之一帶隙之一第二GeSiSn子單元。
  6. 如請求項1之方法，其中該沈積一序列半導體材料層之步驟包含：在該基板上形成具有一第一帶隙之一第一太陽能子單元；在該第一子單元上方形成具有小於該第一帶隙之一第二帶隙之一第二太陽能子單元；及在該第二太陽能子單元上方形成具有小於該第二帶隙之一第三帶 隙之一第三太陽能子單元。
  7. 如請求項6之方法，其進一步包括形成具有小於該第三帶隙之一第四帶隙之一第四太陽能子單元，其與該第三太陽能子單元晶格匹配。
  8. 如請求項7之方法，其進一步包括在該第四太陽能子單元上方形成具有小於該第四帶隙之一第五帶隙之一第五太陽能子單元。
  9. 如請求項8之方法，其進一步包括在該第五太陽能子單元上方形成具有小於該第五帶隙之一第六帶隙之一第六太陽能子單元。
  10. 如請求項9之方法，其進一步包括在該第六太陽能子單元上方形成具有小於該第六帶隙之一第七帶隙之一第七太陽能子單元。
  11. 如請求項1之方法，其進一步包括在該序列半導體材料層上方施加一接合層且將一替代基板附接至該接合層。
  12. 如請求項11之方法，其中在已附接該替代基板之後藉由磨削、蝕刻或磊晶剝離來移除該半導體基板。
  13. 如請求項1之方法，其中從由GaAs及Ge構成之群組中選擇該半導體生長基板。
  14. 如請求項6之方法，其中該太陽能單元係一混合太陽能單元以及該第一太陽能子單元係由一InGa(Al)P發射極區域及一InGa(Al)P基極區域構成；該第二太陽能子單元係由GaAs、InGaAsP或InGaP構成；且該第三太陽能子單元係由GeSiSn、InGaP或GaAs構成。
  15. 如請求項7之方法，其中該第四太陽能子單元係由Ge、GeSiSn或GaAs構成。
  16. 如請求項8之方法，其中該第五太陽能子單元係由Ge或GeSiSn構成。
  17. 如請求項1之方法，其中藉由將As及/或P擴散至該IV族合金層中而在該IV族合金中形成一接面以形成一光伏打子單元。
  18. 一種製造一混合太陽能單元之方法，其包括：提供一半導體生長基板；在該半導體生長基板上沈積形成一太陽能單元之一序列半導體材料層，其包含由GeSiSn構成之至少一個層及生長在該GeSiSn層上方由Ge構成之一個層；在毗鄰於該序列半導體材料層處形成由GeSiSn構成之窗及BSF層；在該層序列上方施加一金屬接觸層；及直接在該金屬接觸層上方施加一支撐部件。
  19. 一種混合多接面太陽能單元，其包括：一第一太陽能子單元，其由InGaP或InGaAlP構成且具有第一帶隙；一第二太陽能子單元，其由GaAs、InGaAsP或InGaP構成且安置在該第一太陽能子單元上方，該第二太陽能子單元具有小於該第一帶隙之一第二帶隙且與該第一太陽能子單元晶格匹配；及一第三太陽能子單元具有一射極及/或基極層，其由 GeSiSn構成且安置在該第二太陽能子單元上方，該第三太陽能子單元具有小於該第二帶隙之一第三帶隙且相對於該第二子單元晶格匹配，其中在毗鄰於該第三太陽能子單元處形成有由GeSiSn構成之窗及BSF層。
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Soref et al, "Advances in SiGeSn Technology", December 2007, Journal of Material Research, vol. 22, pp. 3281-3291 *

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