TOPCon电池及其制备方法和电器设备技术

本发明专利技术涉及一种TOPCon电池及其制备方法和电器设备，该制备方法包括如下步骤：在硅片的正面制绒之后，制备PN结；在硅片的背面依次形成隧穿氧化层、本征多晶硅层、掺杂多晶硅层及氧化硅掩膜层；隧穿氧化层的沉积方式为PEALD，沉积温度为150℃～200℃；掺杂多晶硅层的沉积方式为PECVD，所述氧化硅掩膜层的厚度为10nm～40nm；去除硅片正面绕镀的氧化硅掩膜层材料和多晶硅层材料，再去除背面的氧化硅掩膜层；分别在所述PN结上形成正面电极和在所述掺杂多晶硅层上形成背面电极。该制备方法工艺简单，且有利于外观和良率的控制，可在保证具有较高的光电转化效率和开路电压的基础上提高良率，具有更高的量产优势。具有更高的量产优势。具有更高的量产优势。

【技术实现步骤摘要】
TOPCon电池及其制备方法和电器设备


[0001]本专利技术涉及电池
，特别是涉及一种TOPCon电池及其制备方法和电器设备。

技术介绍

[0002]TOPCon电池(隧穿氧化层钝化接触电池)，是一种使用超薄氧化层作为钝化层结构的太阳电池。TOPCon电池是由德国Fraunhofer ISE研究所的Frank Feldmann等人，于2013年报导其取得突破性试验进展。该技术关键部分是，采用化学湿法氧化的方法，先在N型硅基板的背面采用高浓度HNO3进行氧化形成一层1.4nm的隧穿氧化层SiO2，然后沉积磷掺杂的n
+
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poly
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Si薄膜，经过高温退火后，形成一层超薄的隧穿氧化层和一层磷掺杂的多晶硅薄层，二者共同形成钝化接触结构，该结构为硅片的背面提供了良好的表面钝化，能够有效地降低背面复合电流密度，提高电池光电转换效率。
[0003]2020年，德国Fraunhofer ISE研究所通过优化poly
‑
Si薄膜的制备工艺、选择性发射极(SE)技术和电池结构，制备出小面积的太阳电池，效率突破到26.0％，其高于目前主流电池PERC平均效率为22.8％
‑
23.2％。可见，TOPCon太阳电池可以明显提高太阳电池的光电转换效率，从而可以提高组件输出功率和降低电站的LCOE(度电成本)。此外，TOPCon电池是采用N型硅片，无B
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O复合硅片体寿命高；硅片中金属杂质含量低，LID和LeTID衰减率低；poly
‑
Si钝化金属接触，Voc>705mV；电池背面小绒面结构，双面率约90％。根据德国TUV NORD户外实测，相比于主流电池产品PERC电池，双面TOPCon电池的发电量增益为14.3％，单面TOPCon电池的发电量增益为5.0％。因此，TOPCon电池技术具有较高的产业化价值和发电价值。
[0004]TOPCon电池在大规模量产的过程中，主要的技术路线是采用低压化学气相沉积法(LPCVD)沉积隧穿氧化层和非晶硅薄膜，然后采用离子注入或磷扩散的方式对非晶硅薄膜进行掺杂形成磷掺杂的多晶硅。对于离子注入技术，电池需要经过RCA湿法清洗离子注入引入的金属杂质，后再经过退火激活poly
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Si薄膜中的磷原子，同时修复离子注入引起的损伤。而磷扩散掺杂技术，由于扩散过程中存在绕镀和LPCVD沉积时的poly
‑
Si薄膜绕镀，会导致电池外观发白和电致发光(EL)测试发黑，极大地影响了良率，并且工艺复杂且窗口较窄。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要提供一种工艺简单、且能够在保证具有较高的光电转化效率和开路电压的基础上提高良率的TOPCon电池及其制备方法和电器设备。
[0006]本专利技术是通过如下的技术方案实现的。
[0007]本专利技术的一个方面，提供了一种TOPCon电池的制备方法，包括如下步骤：
[0008]在N型的硅片的正面制绒之后，制备PN结；
[0009]在所述硅片的背面依次形成隧穿氧化层、本征多晶硅层、掺杂多晶硅层及氧化硅掩膜层；所述隧穿氧化层的沉积方式为PEALD，沉积温度为150℃～200℃；所述掺杂多晶硅
层的沉积方式为PECVD，所述氧化硅掩膜层的厚度为10nm～40nm；
[0010]去除所述硅片正面绕镀的氧化硅掩膜层材料和多晶硅层材料，再去除背面的所述氧化硅掩膜层；以及
[0011]分别在所述PN结上形成正面电极和在所述掺杂多晶硅层上形成背面电极。
[0012]在其中一个实施例中，所述本征多晶硅层的沉积方式为PECVD；或者
[0013]所述本征多晶硅层及所述氧化硅掩膜层的沉积方式为PECVD。
[0014]在其中一个实施例中，所述隧穿氧化层、所述本征多晶硅层和所述掺杂多晶硅层是在同一管式沉积设备的同一沉积腔室内依次沉积隧穿氧化层、本征非晶硅薄膜及掺杂非晶硅薄膜并经退火处理形成的；或者
[0015]所述隧穿氧化层、所述本征多晶硅层、所述掺杂多晶硅层及所述氧化硅掩膜层是在同一管式沉积设备的同一沉积腔室内依次沉积隧穿氧化层、本征非晶硅薄膜、掺杂非晶硅薄膜及氧化硅掩膜层并经退火处理形成的。
[0016]在其中一个实施例中，所述退火处理的条件为：在氮气或氧气氛围下，于600℃～1000℃处理10min～60min。
[0017]在其中一个实施例中，沉积所述氧化硅掩膜层的条件包括：通入SiH4和N2O作为反应源，SiH4和N2O的流量比为1：(6～10)，沉积温度为350℃～500℃。
[0018]在其中一个实施例中，形成所述本征多晶硅层、所述掺杂多晶硅层及所述氧化硅掩膜层的步骤包括：
[0019]在所述隧穿氧化层上采用PECVD的方式依次沉积本征非晶硅薄膜及掺杂非晶硅薄膜，在氧气氛围下进行退火处理，以使所述本征非晶硅薄膜转化为所述本征多晶硅层，及使所述掺杂非晶硅薄膜的内层和表层分别转化为所述掺杂多晶硅层和所述氧化硅掩膜层；
[0020]所述退火处理的条件为：于600℃～1000℃处理10min～60min。
[0021]在其中一个实施例中，沉积所述本征非晶硅薄膜的条件包括：通入载气及SiH4，SiH4与载气的流量比为1:(6～8)，沉积温度为350℃～500℃。
[0022]在其中一个实施例中，沉积所述掺杂非晶硅薄膜的条件包括：通入载气、SiH4及PH3，SiH4、PH3与载气的流量比为1:(2～3):(4～6)，沉积温度为350℃～500℃。
[0023]在其中一个实施例中，沉积所述隧穿氧化层的条件包括：通入有机硅源和氧气作为反应源，所述有机硅源与所述氧气的流量比为1：(2～3)，沉积压强为100Pa～150Pa。
[0024]在其中一个实施例中，所述隧穿氧化层的厚度为0.5nm～2nm；和/或
[0025]所述本征多晶硅层的厚度为10nm～50nm；和/或
[0026]所述掺杂多晶硅层的厚度为80nm～150nm。
[0027]在其中一个实施例中，去除背面的所述氧化硅掩膜层的方式为酸洗，所述酸洗所采用的酸液为体积百分比在8％～15％的氢氟酸。
[0028]在其中一个实施例中，制备所述PN结采用硼扩散的方式，所述硅片在进行硼扩散时形成硼掺杂硅层，所述硼掺杂硅层的表面形成硼硅玻璃层；在去除背面的所述氧化硅掩膜层的同时去除所述硼硅玻璃层；
[0029]所述PN结表面形成的硼硅玻璃层的厚度为100nm～120nm；
[0030]所述氧化硅掩膜层的厚度为20nm～30nm。
[0031]在其中一个实施例中，去除所述硅片正面绕镀的氧化硅掩膜层材料的方式为酸
洗，所述酸洗所采用的酸液为体积百分比在10％～40％的氢氟酸。
[0032]在其中一个实施例中，去除所述硅片的正面绕镀的多晶硅层材料的步骤是在去除所述硅片正面绕镀的氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种TOPCon电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：在N型的硅片的正面制绒之后，制备PN结；在所述硅片的背面依次形成隧穿氧化层、本征多晶硅层、掺杂多晶硅层及氧化硅掩膜层；所述隧穿氧化层的沉积方式为PEALD，沉积温度为150℃～200℃；所述掺杂多晶硅层的沉积方式为PECVD，所述氧化硅掩膜层的厚度为10nm～40nm；去除所述硅片正面绕镀的氧化硅掩膜层材料和多晶硅层材料，再去除背面的所述氧化硅掩膜层；以及分别在所述PN结上形成正面电极和在所述掺杂多晶硅层上形成背面电极。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述本征多晶硅层的沉积方式为PECVD；或者所述本征多晶硅层及所述氧化硅掩膜层的沉积方式为PECVD。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述隧穿氧化层、所述本征多晶硅层和所述掺杂多晶硅层是在同一管式沉积设备的同一沉积腔室内依次沉积隧穿氧化层、本征非晶硅薄膜及掺杂非晶硅薄膜并经退火处理形成的；或者所述隧穿氧化层、所述本征多晶硅层、所述掺杂多晶硅层及所述氧化硅掩膜层是在同一管式沉积设备的同一沉积腔室内依次沉积隧穿氧化层、本征非晶硅薄膜、掺杂非晶硅薄膜及氧化硅掩膜层并经退火处理形成的。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述退火处理的条件为：在氮气或氧气氛围下，于600℃～1000℃处理10min～60min。5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，沉积所述氧化硅掩膜层的条件包括：通入SiH4和N2O作为反应源，SiH4和N2O的流量比为1：(6～10)，沉积温度为350℃～500℃。6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，形成所述本征多晶硅层、所述掺杂多晶硅层及所述氧化硅掩膜层的步骤包括：在所述隧穿氧化层上采用PECVD的方式依次沉积本征非晶硅薄膜及掺杂非晶硅薄膜，在氧气氛围下进行退火处理，以使所述本征非晶硅薄膜转化为所述本征多晶硅层，及使所述掺杂非晶硅薄膜的内层和表层分别转化为所述掺杂多晶硅层和所述氧化硅掩膜层；所述退火处理的条件为：于600℃～1000℃处理10min～60min。7.如权利要求3至6任一项所述的制备方法，其特征在于，沉积所述本征非晶硅薄膜的条件包括：通入载气及SiH4，SiH4与载气的流量比为1:(6～8)，沉积温度为350℃～500℃。8.如权利要求3至6任一项所述的制备方法，其特征在于，沉积所述掺杂非晶硅薄膜的条件包括：通入...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴伟梁，徐文州，陈浩，邓明璋，何宇，周凡，周鹏宇，邢国强，姚骞，
申请(专利权)人：通威太阳能眉山有限公司，
类型：发明
国别省市：