低复合隧穿氧化钝化层结构及应用制造技术

本发明专利技术属于光伏电池技术领域，具体涉及一种低复合隧穿氧化钝化层结构及应用。所述低复合隧穿氧化钝化层结构，由氧化层和掺杂多晶硅层组成，氧化层厚度为1~1.2nm，掺杂多晶硅层厚度为50~80nm，所述氧化层为含氮二氧化硅。本发明专利技术利用含氮二氧化硅代替TOPCon结构中的SiO2作为隧穿氧化层，提高了隧穿氧化层对硼原子的阻挡能力，降低由于多晶硅层中硼或磷原子的扩散而引起的载流子的复合，充分发挥了隧穿氧化钝化结构的钝化作用，提高了TOPCon结构的钝化效果。效果。效果。

【技术实现步骤摘要】
低复合隧穿氧化钝化层结构及应用


[0001]本专利技术属于光伏电池
，具体涉及一种低复合隧穿氧化钝化层结构及应用。

技术介绍

[0002]随着光伏电池研究的不断深入，各种不同结构的高效光伏电池结构应运而生，同时光伏电池转换效率逐渐接近理论极限。目前主流的商业化光伏电池为PERC光伏电池，该电池结构对发射极及电池背面进行了钝化，采用局域背电极接触的方式降低了电极接触复合，对电池转换效率有一定的该改善。然而电极与晶硅的接触区域仍然存在较高的复合率，影响了电池转换效率的进一步提高。
[0003]为进一步提升硅表面及电极接触区域的钝化效果，隧穿氧化钝化光伏电池（TOPCon）在电极与硅之间增加一层超薄氧化层和掺杂的多晶硅作为钝化接触层。该结构可以同时对硅表面形成化学钝化和场钝化，降低表面缺陷密度的同时，增强了载流子的选择性接触，降低载流子复合。
[0004]目前常用的隧穿氧化钝化层为SiO2/poly
‑
Si复合结构，根据隧穿钝化层所钝化的Si表面掺杂类型对poly
‑
Si进行相应的掺杂。TOPCon结构是隧穿氧化层和掺杂多晶硅的复合结构，若多晶硅的掺杂种类为p型，则称为p型TOPCon，若多晶硅的掺杂种类为n型，则称为n型TOPCon。当被钝化的硅表面为n型时，对poly
‑
Si进行磷掺杂；当被钝化的硅表面为p型时，对poly
‑
Si进行硼掺杂。该结构中SiO2对硅片表面的悬挂键进行钝化（化学钝化），掺杂poly
‑/>Si与Si形成高低结，阻挡少数载流子，起到场钝化的作用。在SiO2/poly
‑
Si复合钝化层的作用下，TOPCon电池的实验室效率已突破25%。
[0005]但是利用磷或硼对poly
‑
Si进行掺杂时，杂质原子会通过氧化层扩散入体硅中，引起载流子的复合，削弱钝化效果。由于硼在SiO2中的扩散系数大于磷在SiO2中的扩散系数，且硼在SiO2/Si界面的分凝系数大于磷在SiO2/Si界面的分凝系数，因此，硼原子比磷原子更容易穿过氧化层进入体硅中。实验表明，poly
‑
Si/SiO2/Si结构中，通过氧化层扩散入体硅的硼原子浓度在同一深度处约为磷原子浓度的1.3倍，氧化层与硅的界面处积累的硼原子浓度约为磷原子浓度的20倍。所以，对于p型或n型TOPCon结构中的隧穿氧化层需要做出针对性的改进。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种低复合隧穿氧化钝化层结构，利用含氮二氧化硅代替TOPCon结构中的SiO2作为隧穿氧化层，提高了隧穿氧化层对杂质原子的阻挡能力，降低由于多晶硅层中硼或磷原子的扩散而引起的载流子的复合，充分发挥了隧穿氧化钝化结构的钝化作用，提高了TOPCon结构的钝化效果；本专利技术还提供其应用。
[0007]本专利技术所述的低复合隧穿氧化钝化层结构，由厚度为1~1.2nm的氧化层和厚度为50~80nm的掺杂多晶硅层组成，所述氧化层为含氮二氧化硅；
所述低复合隧穿氧化钝化层结构用于p型TOPCon电池或n型TOPCon电池的背面，所述p型TOPCon电池或n型TOPCon电池的结构包括晶硅，和依次设置在晶硅正面的半导体区、重掺杂区、正面钝化层、正面电极，以及依次设置在晶硅背面的隧穿氧化层、多晶硅层、背面钝化层、背面电极。
[0008]优选的，正面钝化层为Si3N4层；背面钝化层为Al2O3/Si3N4复合层。
[0009]优选的，所述含氮二氧化硅是以N2O为前驱体，采用低压化学气相沉积（LPCVD）或等离子体氧化法或等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）制得，也可以由其他方法制备得到。
[0010]优选的，含氮二氧化硅化学式为SiO
x
N
y
，其中0＜x＜2，0＜y＜2。
[0011]优选的，所述掺杂多晶硅层为硼或磷掺杂多晶硅。
[0012]优选的，所述掺杂多晶硅采用等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）或低压气相淀积法（LPCVD）进行掺杂制得，也可以由其他方法制备得到；可以是原位掺杂，也可以是先沉积多晶硅层后进行掺杂。
[0013]所述低复合隧穿氧化钝化层结构用于p型TOPCon电池背面时，包括以下步骤：
①ꢀ
p型晶硅正面进行磷扩散，形成n型半导体区，通过激光进行选择性重掺杂，形成重掺杂区；
②ꢀ
去除背面和侧面的磷硅玻璃和PN结，并对背面进行抛光；
③ꢀ
p型晶硅的背面沉积隧穿氧化层，该隧穿氧化层为含氮的二氧化硅，厚度1~1.2nm；
④ꢀ
隧穿氧化层上沉积多晶硅层，并进行硼掺杂，厚度50~80nm；
⑤ꢀ
去除n型半导体区表面绕镀的多晶硅和磷硅玻璃，然后沉积正面钝化层；
⑥ꢀ
多晶硅层表面沉积背面钝化层；
⑦ꢀ
正面的选择性重掺杂区印刷正面电极，同时背面印刷背面电极，高温烧结。
[0014]所述低复合隧穿氧化钝化层结构用于n型TOPCon电池背面时，包括以下步骤：
①ꢀ
n型晶硅正面进行硼扩散，形成p型半导体区，通过激光进行选择性重掺杂，形成重掺杂区；
②
去除背面和侧面的硼硅玻璃和PN结，并对背面进行抛光；
③ꢀ
n型晶硅的背面沉积隧穿氧化层，该隧穿氧化层为含氮的二氧化硅，厚度1~1.2nm；
④ꢀ
隧穿氧化层上沉积多晶硅层，并进行磷掺杂，厚度50~80nm；
⑤ꢀ
去除p型半导体表面绕镀的多晶硅和硼硅玻璃，然后沉积正面钝化层；
⑥ꢀ
多晶硅层表面沉积背面钝化层；
⑦ꢀ
正面的选择性重掺杂区印刷正面电极，同时背面印刷背面电极，高温烧结。
[0015]在沉积隧穿氧化层时，以PECVD法为例，采用SiH4和N2O为前驱体，N2O:SiH4流量设为（2
‑
3）:1，沉积温度为300~400℃，沉积时间为1~10min。
[0016]现有技术以SiO2作为隧穿氧化钝化结构中的隧穿氧化层，沉积掺杂多晶硅时杂质原子容易穿透SiO2进入体硅中，造成一定的载流子复合损失，降低隧穿氧化钝化技术的钝化效果。以p型TOPCon结构为例，由于硼原子在Si中扩散系数较大，且在Si/SiO2界面的分凝系数约为3/10，因此硼原子更容易穿过多晶硅层经超薄的氧化硅层进入体硅内部，且在Si/
SiO2界面的SiO2表面形成大量的硼原子积累，引起载流子复合。
[0017]本专利技术针对p型或n型TOPCon结构，用含氮SiO2（SiO
x
N
y
）代替SiO2作为隧穿氧化层，提高了隧穿氧化层对硼或磷杂质原子的阻挡作用，避免大量杂质原子进入体硅而引起载流子复合。
[0018]以p型TOPCon结构为例，硼原子在SiN
x
中的扩散系数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低复合隧穿氧化钝化层结构，其特征在于：由厚度为1~1.2nm的氧化层和厚度为50~80nm的掺杂多晶硅层组成，所述氧化层为含氮二氧化硅；所述低复合隧穿氧化钝化层结构用于p型TOPCon电池或n型TOPCon电池的背面，所述p型TOPCon电池或n型TOPCon电池的结构包括晶硅（1），和依次设置在晶硅（1）正面的半导体区（2）、重掺杂区（101）、正面钝化层（102）、正面电极（103），以及依次设置在晶硅（1）背面的隧穿氧化层（201）、多晶硅层（202）、背面钝化层（203）、背面电极（204）。2.根据权利要求1所述的低复合隧穿氧化钝化层结构，其特征在于：正面钝化层（102）为Si3N4层；背面钝化层（203）为Al2O3/Si3N4复合层。3.根据权利要求1所述的低复合隧穿氧化钝化层结构，其特征在于：含氮二氧化硅化学式为SiO
x
N
y
，其中0＜x＜2，0＜y＜2。4.根据权利要求3所述的低复合隧穿氧化钝化层结构，其特征在于：所述含氮二氧化硅是以N2O为前驱体，采用等离子体氧化法或等离子体增强化学气相沉积法制得。5.根据权利要求1所述的低复合隧穿氧化钝化层结构，其特征在于：所述掺杂多晶硅层为硼掺杂多晶硅或者磷掺杂多晶硅。6.根据权利要求5所述的低复合隧穿氧化钝化层结构，其特征在于：所述掺杂多晶硅采用等离子体增强化学气相沉积法或低压气相淀积法制得。7.一种权利要求1
‑
6任一项所述的含有低复合隧穿氧化钝化层结构的TOPCon电池的应用，其特征在于：当用于p型TOPCon电池背面时，包括以下步骤：
①ꢀ
p型晶硅（1）正面进行磷扩散，形成n型半导体区（2），通过激光进行选择性重掺杂，形成重掺杂区（101）；
②ꢀ
去除背面和侧面的磷硅玻璃和PN结，并对背面进行抛光；
③ꢀ
p型晶硅（1）的背面沉积隧穿氧化层（201），该隧穿氧化层（...

【专利技术属性】
技术研发人员：任慧雪，张树德，钱洪强，周海龙，荆蓉蓉，张俊巍，程志桓，
申请(专利权)人：苏州腾晖光伏技术有限公司，
类型：发明
国别省市：