一种TOPCon电池选择性发射极和钝化接触结构的制备方法技术

本发明专利技术涉及电池制造技术领域，具体涉及一种TOPCon电池选择性发射极和钝化接触结构的制备方法，使用板式工艺在电池正面和背面分别制备硼掺杂和磷掺杂层，正面的硼掺杂层，氮化硅覆盖层和背面的隧穿氧化层、磷掺晶硅薄层可以同一台设备进行工艺，并且两者的高温杂质激活可以同步进行；板式工艺下镀膜制备掺杂层具有良好的“选择性”避免绕镀；在硼掺杂层之外覆盖氮化硅层，解决硼难以激活的问题。解决硼难以激活的问题。解决硼难以激活的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种TOPCon电池选择性发射极和钝化接触结构的制备方法


[0001]本专利技术涉及电池制造
，具体涉及一种TOPCon电池选择性发射极和钝化接触结构的制备方法。

技术介绍

[0002]晶硅太阳能电池制备迎来薄片化趋势，对于一定厚度的硅片当少数载流子的扩散长度大于硅片厚度时，表面的复合速率对太阳能电池的效率影响特别明显。因此现行的技术多是对晶体硅表面进行钝化处理。一种较为先进的技术是采用隧穿氧化层钝化接触技术(TOPCon)；钝化隧穿技术采用N型硅片作为基底，在硅片正面和背面先沉积一层隧穿层；然后再覆盖一层磷掺杂薄膜硅层；从而形成隧穿氧化层钝化接触。隧穿氧化层钝化技术能在电极与基底之间形成隧穿薄膜，隔绝金属电极与基底接触，减少接触复合损失，并且电子能隧穿薄膜不会影响电流传递。
[0003]N型钝化接触电池结构解决了N面的钝化，但是其发射极表面的复合还是较高，已经成为了效率提升的瓶颈，而要降低发射极表面的复合，需要兼顾钝化与接触电阻这两方面因素。目前的主流技术路线是选用激光掺杂结合硼扩散形成选择性发射极。由于硼比磷的激活难度要高很多，硼选择性发射极制备还是世界性难题。并且在现有的技术方案中无论是正面硼扩散还是背面磷掺杂都需要经过高温步骤，两个高温步骤单独进行耗时良久。亦有直接印刷图形化掺杂非晶硅，用耐酸碱浆料作图形化掩膜等，这些方法在制备的过程中引入了化学浆料的印刷、掩膜的制备、掩膜的清洗等，工艺过程复杂，且容易引起污染。因此，如何简单快捷地制备正面局域钝化接触结构，是目前研究者关注的重点。
[0004]现有专利CN111952409A，名称为一种具有选择性发射极结构的钝化接触电池的制备方法，该专利中所述，正面硼扩散P+和P++使用两步扩散退火制备，共需要时长120
‑
300min；预先在选择性区域印刷掺杂浆料容易引入污染。
[0005]现有专利CN2020103393987，名称为一种选择性发射极的制备方法，该专利中所述发射极由高温两次硼扩散制备，步骤繁多，硼扩后的样品需要刻边。
[0006]以上两种专利存在以下的技术缺陷：
[0007]1)正面硼扩散和背面掺杂薄膜硅层需要分开制备时，制备时都会经过高温步，耗时良久；
[0008]2)硼扩散过程中会产生绕镀，绕镀到背面的扩散层，需要进行刻边工艺；
[0009]3)硼选择性发射极制备时难以激活。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种TOPCon电池选择性发射极和钝化接触结构的制备方法。
[0011]实现本专利技术目的的技术方案是：一种TOPCon电池选择性发射极和钝化接触结构的制备方法，具有以下步骤：
[0012]S1，对晶体硅进行预处理和双面制绒，在晶体硅正面依次制备硼掺杂晶硅层和氮化硅层，
[0013]S2，将晶体硅背面进行碱抛处理，在晶体硅背面依次制备隧穿氧化层和磷掺杂晶硅层；
[0014]S3，对晶体硅正面的非晶硅层用激光器进行图形化扫描，扫描区域和金属化区域一致，完成选择性制备。
[0015]S4，完成上述S3步骤的样品以两片背靠背的方式叠放进入高温退火炉进行退火，退火过程中通入氮气、干氧、湿氧中一种或几种，通入的气体有利于在退火过程中促进杂质扩散其生成物有利于后续清洗，在晶体硅正面制备一层氧化硅；
[0016]S5：清洗掉晶体硅正面氧化层(即退火后的硼掺杂晶硅层和氮化硅层)、氮化硅层，以及晶体硅背面的绕扩氧化层(即退火后的隧穿氧化层和磷掺杂晶硅层)。
[0017]S2中，所述硼掺杂晶硅层的厚度为10
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35nm，氮化硅层的厚度为5
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10nm；所述隧穿氧化层的厚度为0.6
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2nm，所述磷掺杂晶硅层的厚度为60
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160nm。
[0018]上述技术方案S2中，所述硼掺杂晶硅层采用PVD方式制备，具有以下制备步骤：
[0019]步骤1a，经S1处理后的硅片平躺放置在载板上，并随载板进入真空反应腔，真空反应腔内放置掺杂硅靶，通过磁控溅射的方式把硅靶上的硅溅射下来，在硅片表面形成非晶硅；
[0020]步骤1b，在步骤1a的同时，通过硅靶里的掺杂元素一起掉落形成掺杂非晶硅，磁控溅射采用惰性气体轰击表面，所述掺杂元素为硼，
[0021]步骤1c，如果步骤1b中掺杂浓度不足，可以额外导入掺杂气体，或掺杂气体和氩气的混合气体，进一步增加掺杂浓度；
[0022]其中，电源采用直流电源、交流电源、脉冲直/交流电源中的一种，工作压力是0.1
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2Pa，所述惰性气体为氩气，所述掺杂气体为硼烷，工艺温度为100
‑
500℃。
[0023]上述技术方案S2中，所述氮化硅层采用PVD方式制备，采用以下方法制备：硅片平躺放置在载板上，并随载板进入真空反应腔，真空反应腔内放置掺杂硅靶，通过磁控溅射的方式把硅靶上的硅溅射下来，同时通入氮气，并伴随通入氨气、氢气、硅烷中的一种及几种混合气体，其中，电源采用直流电源、交流电源、脉冲直/交流电源中的一种，工作压力是0.1
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2Pa，溅射气体为氩气，工艺温度为100
‑
500℃。
[0024]上述技术方案S2中，所述隧穿氧化层采用离子氧化的方式制备，采用以下方法制备：硅片平躺放置在载板上，并随载板进入真空反应腔，氧气通过线性离子源离子化后通入真空工艺腔，电源采用射频电源，工艺压强3
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50pa，工艺温度50
‑
400℃。
[0025]上述技术方案S2中，所述磷掺杂晶硅层采用PVD方式制备，具有以下制备步骤：
[0026]步骤2a，经S1处理后的硅片平躺放置在载板上，并随载板进入真空反应腔，真空反应腔内放置掺杂硅靶，通过磁控溅射的方式把硅靶上的硅溅射下来，在硅片表面形成非晶硅；
[0027]步骤2b，在步骤2a的同时，通过硅靶里的掺杂元素一起掉落形成掺杂非晶硅，磁控溅射采用惰性气体轰击表面，所述掺杂元素为磷，
[0028]步骤2c，如果步骤2b中掺杂浓度不足，可以额外导入掺杂气体，或掺杂气体和氩气的混合气体，进一步增加掺杂浓度；
[0029]其中，电源采用直流电源、交流电源、脉冲直/交流电源中的一种，工作压力是0.1
‑
2Pa，所述惰性气体为氩气，所述掺杂气体为磷烷，工艺温度为100
‑
500℃。
[0030]上述技术方案S3中，所述激光的功率为10～50W，扫描速度为1500～20000mm/s。
[0031]上述技术方案S4中，峰值温度750
‑
950℃，时长30
‑
90min。
[0032]上述技术方案S4中，所述氧化硅层的厚度大于等于所述晶体硅正面的所述氮化硅层的厚度和所述硼掺杂晶硅层的厚度之和。
[0033]上述技术方案S5中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种TOPCon电池选择性发射极和钝化接触结构的制备方法，其特征在于，具有以下步骤：S1，对晶体硅进行预处理，在晶体硅正面依次制备硼掺杂晶硅层和氮化硅层；S2，将晶体硅背面进行碱抛处理，在晶体硅背面依次制备隧穿氧化层和磷掺杂晶硅层；S3，对晶体硅正面的非晶硅层用激光器进行图形化扫描，扫描区域和金属化区域一致，完成选择性制备。S4，完成上述S3步骤的样品以两片背靠背的方式叠放进入高温退火炉进行退火，退火过程中通入氮气、干氧、湿氧中一种或几种，在晶体硅正面制备一层氧化硅；S5：清洗掉晶体硅正面氧化层、氮化硅层，以及晶体硅背面的绕扩氧化层。2.根据权利要求1所述的一种TOPCon电池选择性发射极和钝化接触结构的制备方法，其特征在于：S2中，所述硼掺杂晶硅层的厚度为10
‑
35nm，氮化硅层的厚度为5
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10nm；所述隧穿氧化层的厚度为0.6
‑
2nm，所述磷掺杂晶硅层的厚度为60
‑
160nm。3.根据权利要求1所述的一种TOPCon电池选择性发射极和钝化接触结构的制备方法，其特征在于，S2中，所述硼掺杂晶硅层采用PVD方式制备，具有以下制备步骤：步骤1a，经S1处理后的硅片平躺放置在载板上，并随载板进入真空反应腔，真空反应腔内放置掺杂硅靶，通过磁控溅射的方式把硅靶上的硅溅射下来，在硅片表面形成非晶硅；步骤1b，在步骤1a的同时，通过硅靶里的掺杂元素一起掉落形成掺杂非晶硅，磁控溅射采用惰性气体轰击表面，所述掺杂元素为硼，步骤1c，如果步骤1b中掺杂浓度不足，可以额外导入掺杂气体，或掺杂气体和氩气的混合气体，进一步增加掺杂浓度；其中，电源采用直流电源、交流电源、脉冲直/交流电源中的一种，工作压力是0.1
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2Pa，所述惰性气体为氩气，所述掺杂气体为硼烷，工艺温度为100
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500℃。4.根据权利要求1所述的一种TOPCon电池选择性发射极和钝化接触结构的制备方法，其特征在于，S2中，所述氮化硅层采用PVD方式制备，采用以下方法制备：硅片平躺放置在载板上，并随载板进入真空反应腔，真空反应腔内放置掺杂硅靶，通过磁控溅射的方式把硅靶上的硅溅射下来，同时通入氮气，并伴随通入氨气、氢气、硅烷中的一种及几种混合气体，其中，电源采用直流电源、交流电源、脉冲直/交流电源中的一种，工作压力是0.1
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2Pa，溅射气体为氩气，工艺温...

【专利技术属性】
技术研发人员：上官泉元，刘奇尧，
申请(专利权)人：江苏杰太光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：