一种TOPCon电池LPCVD工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种TOPCon电池LPCVD工艺，在隧穿氧化层上形成密度不同的非晶硅层，后续工艺在进行高温磷扩散时，第一层超致密非晶硅层在制备过程中速率较慢，相较致密，悬挂键较少，转变成相较偏小的晶粒同时伴随出现较多晶界，第二层非晶硅层转变较大晶粒同时伴随出现较少晶界，在磷原子扩散的过程中，表面高浓度磷原子向内部梯度扩散，利用间隙/替位扩散小于晶界吸收磷原子速度，使得磷原子扩散到隧穿氧化层处速率降低，且隧穿氧化层远离基底处有高浓度的磷掺杂量，增强了场钝化，有效减少了磷原子穿透隧穿氧化层，保证了隧穿层的作用，通过该发明专利技术使得掺杂后非晶硅+隧穿氧化层组成的TOPCon结构大大提升选择载流子的作用，有利于太阳能电池效率的提升。于太阳能电池效率的提升。于太阳能电池效率的提升。

【技术实现步骤摘要】
一种TOPCon电池LPCVD工艺


[0001]本专利技术涉及太阳能电池生产制造领域，具体涉及一种优异的TOPCon电池LPCVD工艺。

技术介绍

[0002]随着光伏技术的日新月异，不断发展，多种高效电池也被开发，其中TOPCon电池在背面制备一层超薄的隧穿氧化层和一层高掺杂的多晶硅薄层，二者共同形成了钝化接触结构，该结构为硅片的背面提供了良好的表面钝化，超薄氧化层可以使多子电子隧穿进入多晶硅层同时阻挡少子空穴复合，进而电子在多晶硅层横向传输被金属收集，从而极大地降低了金属接触复合电流，提升了电池的开路电压和短路电流。
[0003]但是现有制备匹配磷掺杂过程中，高浓度磷掺杂：遇到磷原子穿透隧穿氧化层的现象，破坏隧穿氧化层的整体性，弱化TOPCon结构选择载流子的能力；低浓度磷掺杂：到达隧穿氧化层的掺杂浓度较轻，难以形成N/N+结构的场钝化作用，以上两点都制约着TOPCon技术的转换效率的提升。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案为：一种TOPCon电池LPCVD工艺，包括以下步骤：
[0005]步骤一：选择N型硅片作为衬底材料，通过清洗制绒使硅片表面产生金字塔状表面结构；
[0006]步骤二：对硅片正表面进行硼扩散；
[0007]步骤三：对硅片进行BSG刻蚀及背面抛光；
[0008]步骤四：在硅片背面形成隧穿氧化层；
[0009]步骤五：在硅片背面隧穿氧化层上形成非晶硅；
[0010]步骤六：在背面非晶硅层进行磷掺杂，使得掺杂后的非晶硅层晶化后与隧穿氧化层组成TOPCon结构；
[0011]优选地，优选地，步骤四中隧穿氧化层的形成方法包括：硝酸氧化法、热氧化法或LPCVD制备法，所述隧穿氧化层的厚度在1
‑
2nm。
[0012]优选地，步骤五中在隧穿氧化层上形成密度不同的非晶硅层，即从隧穿氧化层上依次形成第一非晶硅层与第二非晶硅层。
[0013]优选地，所述第一非晶硅层为超致密非晶硅层。
[0014]优选地，所述第一层非晶硅层晶化晶粒尺寸小于二层非晶硅层。
[0015]优选地，步骤五中在隧穿氧化层上形成两层非晶硅层，具体包括以下步骤：
[0016]S1：将硅片放入LPCVD炉管中，工艺温度在560℃
‑
620℃；
[0017]S2：硅片在炉管中进行抽真空、捡漏及氮气吹扫，并能在氮气氛围下稳定在预定要求的压力范围；
[0018]S3：硅片工艺中压强控制在160mTor
‑
240mTor；
[0019]S4：硅片工艺中气体通入为炉口与炉中两路，SiH4的流量比例90：180sccm
‑
140：280sccm；
[0020]S5：硅片工艺中通过第一次淀积，使第一层超致密非晶硅层厚度在30
‑
50nm；
[0021]S6：硅片第一层非晶硅制备后进行氮气吹扫及压力、温度的调整；
[0022]S7：硅片工艺中通过第二次淀积，使第二层非晶硅层厚度在70
‑
90nm，两层非晶硅层厚度总和在 100
‑
140nm；
[0023]优选地，步骤S5第一次淀积中，制备工艺温度控制在560℃
‑
590℃，工艺压力控制在170mTor
‑
200mTor；炉中通入SiH4流量控制在90：180sccm
‑
110：220sccm，进行10
‑
15min，在低压低温状况下得到第一层致密均匀的非晶硅层；
[0024]优选地，步骤S6的调整包括：管内停止通入特气，进行抽空后，使用氮气稳压，温度设定在590℃
‑
620℃进行升温；
[0025]优选地，步骤S7第二次淀积中，制备工艺温度控制在590℃
‑
620℃；工艺压力控制在200mTor
‑
230mTor；炉中通入SiH4流量控制在120：240sccm
‑
140：280sccm，进行10
‑
15min，在低压低温状况下得到第二层非晶硅层。
[0026]优选地，步骤S6完成之后，管内停止通入特气，进行抽空吹扫。
[0027]采用以上方案后，本专利技术具有如下优点：本专利技术在隧穿氧化层上形成密度不同的非晶硅层，即从隧穿氧化层上形成第一层超致密非晶硅层与第二层非晶硅层，后续工艺在进行高温磷扩散时，两层致密度不同的非晶硅层将会出现：第一层超致密非晶硅层在制备过程中速率较慢，相较致密，“悬挂键”较少，转变成相较偏大的晶粒同时伴随出现较少晶界，第二层非晶硅层转变较多小晶粒同时伴随出现较多晶界，在磷原子扩散的过程中，表面高浓度磷原子向内部梯度扩散，利用间隙/替位扩散小于晶界吸收磷原子速度，使得磷原子扩散到隧穿氧化层处速率降低，且隧穿氧化层远离基底处有高浓度的磷掺杂量，增强了场钝化，同时有效的减少了磷原子穿透隧穿氧化层，保证了隧穿层的作用，通过该专利技术使得掺杂后非晶硅+隧穿氧化层组成的TOPCon结构大大提升选择载流子的作用，有利于太阳能电池效率的提升。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解的是，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0029]图1为本专利技术LPCVD工艺后背面结构；
[0030]图2为本专利技术磷扩散工艺后背面结构；
[0031]图中数字表示：1、N型硅片基底；2、隧穿氧化层；3、第一层超致密非晶硅层；4、第二层非晶硅层； 5、N型硅片基底；6、隧穿氧化层；7、掺杂第一层超致密晶硅层；8、掺杂第二层晶硅层。
具体实施方式
[0032]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0033]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0034]实施例一
[0035]一种优异的TOPCon电池LPCVD工艺，主要包括以下步骤：
[0036]步骤一：N型硅片作为衬底材料，通过清洗制绒使硅片表面产生金字塔状表面结构；
[0037]步骤二：对硅片正表面进行硼扩散；
[0038]步骤三：对硅片进行BSG刻蚀及背面抛光；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种TOPCon电池LPCVD工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：选择N型硅片作为衬底材料，通过清洗制绒使硅片表面产生金字塔状表面结构；步骤二：对硅片正表面进行硼扩散；步骤三：对硅片进行BSG刻蚀及背面抛光；步骤四：在硅片背面形成隧穿氧化层；步骤五：在硅片背面隧穿氧化层上形成非晶硅；步骤六：在背面非晶硅层进行磷掺杂，使得掺杂后的非晶硅层晶化后与隧穿氧化层组成TOPCon结构。2.根据权利要求1所述的一种TOPCon电池LPCVD工艺，其特征在于，步骤四中隧穿氧化层的形成方法包括：硝酸氧化法、热氧化法或LPCVD制备法，所述隧穿氧化层的厚度在1
‑
2nm。3.根据权利要求1所述的一种TOPCon电池LPCVD工艺，其特征在于，步骤五中在隧穿氧化层上形成密度不同的非晶硅层，即从隧穿氧化层上依次形成第一非晶硅层与第二非晶硅层。4.根据权利要求3所述的一种TOPCon电池LPCVD工艺，其特征在于，所述第一非晶硅层为超致密非晶硅层。5.根据权利要求3所述的一种TOPCon电池LPCVD工艺，其特征在于，所述第一层非晶硅层晶化晶粒尺寸小于二层非晶硅层。6.根据权利要求1所述的一种TOPCon电池LPCVD工艺，其特征在于，步骤五中在隧穿氧化层上形成两层非晶硅层，具体包括以下步骤：S1：将硅片放入LPCVD炉管中，工艺温度在560℃
‑
620℃；S2：硅片在炉管中进行抽真空、捡漏及氮气吹扫，并能在氮气氛围下稳定在预定要求的压力范围；S3：硅片工艺中压强控制在160mTor
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240mTor；S4：硅片工艺中气体通入为炉口与炉中两路，SiH4的流量比例90：180sccm
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140：280sccm；S5：硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧文凯，董思敏，向亮睿，
申请(专利权)人：普乐新能源科技徐州有限公司，
类型：发明
国别省市：