一种提升PECVD路线N型TOPCon电池多晶硅活性磷掺杂浓度的方法技术

本发明专利技术公开了一种提升PECVD路线N型TOPCon电池多晶硅活性磷掺杂浓度的方法，包括以下步骤：在N型硅片表面依次生长遂穿氧化层和沉积磷掺杂浓度由内向外逐渐增加的磷掺杂非晶硅薄膜；对磷掺杂非晶硅薄膜进行晶化和磷扩散。与传统工艺相比，本发明专利技术方法不仅能够有效提升晶化后多晶硅中活性磷浓度，磷扩散后多晶硅中活性磷浓度可提升到2～8

【技术实现步骤摘要】
一种提升PECVD路线N型TOPCon电池多晶硅活性磷掺杂浓度的方法


[0001]本专利技术属于光伏太阳能电池领域，涉及一种提升PECVD路线N型TOPCon电池多晶硅活性磷掺杂浓度的方法。

技术介绍

[0002]TOPCon(Tunnel Oxide Passivated Contact)电池，由于具备理论极限效率高、原料易得、可靠性高、弱光响应好、温度系数低、双面率高、光衰小，且与常规PERC线和组件线兼容度高等优点，有望接棒PERC电池成为下一代主流太阳能电池。在TOPCon电池技术路线中，LPCVD路线存在较严重的多晶硅绕镀和石英件损耗问题，POPAID技术虽然能够解决以上技术问题，然而，现在已经形成技术壁垒，同时POPAID技术较LPCVD技术效率偏低0.1
‑
0.2％。另外，PECVD路线(包括SiO2+掺杂非晶硅PECVD和SiO2‑
PEALD+掺杂非晶硅PECVD，非晶硅经过退火转化多晶硅)沉积掺杂非晶硅能够有效改善多晶硅绕镀和石英件损耗问题，但是，该技术还存在粉尘、爆膜和活性磷掺杂偏低等问题，其中活性磷掺杂偏低，主要是PECVD沉积掺杂非晶硅过程中PH3用量较少。然而，如果大幅提升PH3用量，则高温退火晶化激活过程，由于磷原子的热扩散作用，对遂穿氧化层有较大损伤，恶化遂穿氧化层载流子选择性效果。另外，现有工艺制备的梯度掺杂非晶硅钝化结构中多晶硅活性磷掺杂浓度依然很低，这不利于提升遂穿氧化层选择性效果和钝化效果，进而难以有效提升TOPCon电池效率。因此，获得一种能够有效提升PECVD路线N型TOPCon电池多晶硅活性磷掺杂浓度的方法，对于提升TOPCon电池的性能以及促进TOPCon电池的广泛使用具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能够有效提升PECVD路线N型TOPCon电池多晶硅活性磷掺杂浓度的方法，该方法不仅能够提升晶化后多晶硅中活性磷浓度，而且能够改善电池传输和金属化接触，以及能够提升遂穿氧化层选择性效果和钝化效果，最终有利于有效提升TOPCon电池效率。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0005]一种提升PECVD路线N型TOPCon电池多晶硅活性磷掺杂浓度的方法，包括以下步骤：
[0006]S1、在N型硅片表面依次生长遂穿氧化层和沉积磷掺杂浓度由内向外逐渐增加的磷掺杂非晶硅薄膜；
[0007]S2、对步骤S1中得到的磷掺杂非晶硅薄膜进行晶化和磷扩散。
[0008]上述的提升PECVD路线N型TOPCon电池多晶硅活性磷掺杂浓度的方法，进一步改进的，步骤S2中，所述磷扩散在扩散炉中进行，包括以下过程：进舟、升温、恒温、沉积、升温、高温推进、降温和出舟。
[0009]上述的提升PECVD路线N型TOPCon电池多晶硅活性磷掺杂浓度的方法，进一步改进
的，所述沉积的工艺参数为：温度760℃～810℃，小氮流量50sccm～2000sccm，时间100s～3000s，炉管压力30mbar～300mbar，源瓶控压压力0.5～1个大气压。
[0010]上述的提升PECVD路线N型TOPCon电池多晶硅活性磷掺杂浓度的方法，进一步改进的，所述高温推进的工艺参数为：温度810℃～910℃，时间100s～1800s，炉管压力50mbar～1000mbar。
[0011]上述的提升PECVD路线N型TOPCon电池多晶硅活性磷掺杂浓度的方法，进一步改进的，步骤S1中，采用PECVD工艺在N型硅片表面依次生长遂穿氧化层和沉积磷掺杂非晶硅薄膜。
[0012]上述的提升PECVD路线N型TOPCon电池多晶硅活性磷掺杂浓度的方法，进一步改进的，步骤S1中，采用PECVD工艺生长遂穿氧化层的参数为：温度460℃～500℃，反应压力100Pa～200Pa，反应时间10s～300s，笑气流量1000sccm～5000sccm，氩气流量1000sccm～5000sccm，射频电源频率40KHz，射频功率6000W～10000W，开关比为1∶25～1∶100。
[0013]上述的提升PECVD路线N型TOPCon电池多晶硅活性磷掺杂浓度的方法，进一步改进的，步骤S1中，所述遂穿氧化层的厚度为1nm～2nm；所述遂穿氧化层为二氧化硅。
[0014]上述的提升PECVD路线N型TOPCon电池多晶硅活性磷掺杂浓度的方法，进一步改进的，步骤S1中，采用PECVD工艺沉积磷掺杂非晶硅薄膜的参数为：温度460℃～500℃，压力100Pa～200Pa，总沉积时间1000s～2000s，硅烷流量800sccm～1600sccm，磷烷流量0～1200sccm，射频电源频率40KHz，射频功率4000W～10000W，开关比为1∶5～1∶25。
[0015]上述的提升PECVD路线N型TOPCon电池多晶硅活性磷掺杂浓度的方法，进一步改进的，步骤S1中，所述磷掺杂非晶硅薄膜的表面磷掺杂浓度≥10
20
atom/cm3；所述磷掺杂非晶硅薄膜的总厚度为30nm～160nm。
[0016]上述的提升PECVD路线N型TOPCon电池多晶硅活性磷掺杂浓度的方法，进一步改进的，步骤S1中，所述N型硅片在生长遂穿氧化层之前，还包括以下处理：对N型硅片进行制绒、硼扩散、去背结和背抛光处理。
[0017]上述的提升PECVD路线N型TOPCon电池多晶硅活性磷掺杂浓度的方法，进一步改进的，步骤S2中，所述磷扩散完成后，还包括以下处理：对磷扩散后的硅片正面PSG、多晶硅、BSG层和背面PSG层进行清洗、正面和背面沉积减反射钝化膜、丝网印刷和光注入退火。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0019]针对现有TOPCon电池多晶硅活性磷掺杂浓度较低的缺陷，本专利技术提供了一种提升PECVD路线N型TOPCon电池多晶硅活性磷掺杂浓度的方法，先在N型硅片上依次生长遂穿氧化层和沉积磷掺杂浓度逐渐增加的掺杂非晶硅薄膜，该磷掺杂非晶硅薄膜中磷掺杂浓度由内向外逐渐增大，在此基础上，采用磷扩散工艺代替传统的退火工艺，不仅能够有效提升晶化后多晶硅中活性磷浓度，而且能够有效避免因高浓度掺杂而对遂穿氧化层造成破坏，具有以下优点：PECVD路线活性磷掺杂浓度可调范围更广，调试更灵活，活性磷浓度高，减小磷原子扩散对遂穿氧化层的破坏作用，磷扩散后多晶硅中活性磷浓度可提升到2～8
×
10
20
atoms/cm3，且表面活性磷浓度可提升到5
×
10
20
atoms/cm3以上，因而在减薄多晶硅膜厚的同时也有利于改善电池传输和金属化接触，提升遂穿氧化层选择性效果和钝化效果，进而有利于有效地提升TOPCon电池效率。
附图说明
[0020]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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提升PECVD路线N型TOPCon电池多晶硅活性磷掺杂浓度的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、在N型硅片表面依次生长遂穿氧化层和沉积磷掺杂浓度由内向外逐渐增加的磷掺杂非晶硅薄膜；S2、对步骤S1中得到的磷掺杂非晶硅薄膜进行晶化和磷扩散。2.根据权利要求1所述的提升PECVD路线N型TOPCon电池多晶硅活性磷掺杂浓度的方法，其特征在于，步骤S2中，所述磷扩散在扩散炉中进行，包括以下过程：进舟、升温、恒温、沉积、升温、高温推进、降温和出舟。3.根据权利要求2所述的提升PECVD路线N型TOPCon电池多晶硅活性磷掺杂浓度的方法，其特征在于，所述沉积的工艺参数为：温度760℃～810℃，小氮流量50sccm～2000sccm，时间100s～3000s，炉管压力30mbar～300mbar，源瓶控压压力0.5～1个大气压。4.根据权利要求3所述的提升PECVD路线N型TOPCon电池多晶硅活性磷掺杂浓度的方法，其特征在于，所述高温推进的工艺参数为：温度810℃～910℃，时间100s～1800s，炉管压力50mbar～1000mbar。5.根据权利要求1～4中任一项所述的提升PECVD路线N型TOPCon电池多晶硅活性磷掺杂浓度的方法，其特征在于，步骤S1中，采用PECVD工艺在N型硅片表面依次生长遂穿氧化层和沉积磷掺杂非晶硅薄膜。6.根据权利要求5所述的提升PECVD路线N型TOPCon电池多晶硅活性磷掺杂浓度的方法，其特征在于，步骤S1中，采用PECVD工艺生长遂穿氧化层的参数为：温度460℃～500℃，反应压力100Pa～200Pa，反应时间10s～300s，笑气流量10...

【专利技术属性】
技术研发人员：周塘华，刘贤金，易辉，江庆，赵增超，周祥，
申请(专利权)人：湖南红太阳新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：