一种TOPCon电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种TOPCon电池及其制备方法，属于TOPCon电池技术领域，包括单晶硅片，其背面从内到外依次设置有隧穿层、掺杂多晶硅层、背面减反射层和背面金属电极；掺杂多晶硅层为磷掺杂的多晶硅，包括第一掺杂多晶硅区域和第二掺杂多晶硅区域；第二掺杂多晶硅区域厚度、掺杂浓度均小于第一掺杂多晶硅区域。将掺杂多晶硅层分成两个区域，并分别对其厚度、掺杂浓度等进行设计，第一掺杂多晶硅区域具有较高掺杂浓度和厚度，既能避免浆料烧结过程隧穿氧化层被破坏，降低金属接触区复合电流，又能保证较低的金属接触电阻；第二掺杂多晶硅区域具有较低的掺杂浓度和厚度，能降低非金属区掺杂多晶硅的光寄生吸收，尤其是降低自由载流子吸收。吸收。吸收。

【技术实现步骤摘要】
一种TOPCon电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及TOPCon电池领域，具体而言，涉及一种TOPCon电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]现有TOPCon(隧穿氧化钝化接触)电池通常在硅片背面制备的1
‑
2nm超薄隧穿氧化层，然后在氧化层表面沉积厚度为80
‑
200nm的掺杂多晶硅层，最后在掺杂多晶硅层上淀积氮化硅。该结构为硅片的背面提供了良好的表面钝化和场钝化，超薄氧化层可以使电子隧穿进入多晶硅层同时阻挡空穴的输运，降低复合电流；掺杂多晶硅层横向传输特性降低了串联电阻；以上两种特性共同提升了电池的开路电压、填充因子以及电池的转换效率。
[0003]TOPCon电池背面通常采用Ag浆烧穿SiNx介质膜与掺杂多晶硅形成欧姆接触。由于浆料烧结过程中，金属Ag晶粒可能穿透掺杂多晶硅膜层，破坏界面氧化层的钝化效果；为了保证好的场钝化效果和低的欧姆接触，掺杂多晶硅需要足够的掺杂浓度，其浓度通常大于1e20cm
‑3。为了降低金属接触区的复合电流密度，金属接触区需要采用足够的掺杂多晶硅厚度，其通常在100
‑
150nm；但非金属接触区掺杂的多晶硅厚度过大会对长波光存在自由载流子吸收(FCA)，会导致TOPCon电池短路电流的损失，另一方面，高掺杂多晶硅对背面入射光的寄生吸收会导致电池的双面率降低。
[0004]通常掺杂多晶硅膜厚需要在复合电流、电阻损失与光学损失之间进行平衡。目前，主要通过在保证金属电极浆料不烧穿隧穿氧化层及该金属电极与多晶硅膜层形成良好欧姆接触的前提下，尽量降低多晶硅膜层的厚度，以减少光子在高掺杂多晶硅层内的寄生吸收；抑或仅在电池的金属电极区域采用上述钝化结构，难以兼顾电池的光线吸收与钝化效果。

技术实现思路

[0005]为克服现有技术中TOPCon电池存在的复合电流、电阻损失与光学损失之间较难进行平衡，难以兼顾光线吸收与钝化效果的问题，本专利技术提供了一种TOPCon电池及其制备方法，既能保证金属接触区的掺杂多晶硅厚度，避免浆料烧结过程隧穿氧化层被破坏，降低复合电流和接触电阻；同时又能降低非金属区的光寄生吸收，尤其是降低自由载流子吸收。具体技术方案如下：
[0006]一种TOPCon电池，包括单晶硅片，所述单晶硅片正面从内到外依次设置有扩散层、钝化层、正面减反射层和正面金属电极；所述单晶硅片背面从内到外依次设置有隧穿层、掺杂多晶硅层、背面减反射层和背面金属电极；
[0007]所述掺杂多晶硅层为磷掺杂的多晶硅，包括第一掺杂多晶硅区域和第二掺杂多晶硅区域；所述背面金属电极穿透所述背面减反射层并与所述第一掺杂多晶硅区域相接触；所述第二掺杂多晶硅区域厚度、掺杂浓度均小于所述第一掺杂多晶硅区域。
[0008]将掺杂多晶硅层分成第一掺杂多晶硅区域和第二掺杂多晶硅区域，第一掺杂多晶硅区域和第二掺杂多晶硅区域分别对应金属接触区和非金属接触区，所述第一掺杂多晶硅
区域具有较高的掺杂浓度和厚度，既能避免浆料烧结过程隧穿氧化层被破坏，降低金属接触区复合电流，又能保证较低的金属接触电阻；所述第二掺杂多晶硅区域具有较低的掺杂浓度和厚度，能降低非金属区掺杂多晶硅的光寄生吸收，尤其是降低自由载流子吸收。
[0009]优选地，所述第一掺杂多晶硅区域的厚度为100
‑
200nm，所述第二掺杂多晶硅区域与所述第一掺杂多晶硅区域的厚度差为10
‑
100nm。
[0010]优选地，所述第一掺杂多晶硅区域的厚度为100
‑
150nm，所述第二掺杂多晶硅区域的厚度为30
‑
80nm。
[0011]优选地，所述第二掺杂多晶硅区域的掺杂浓度与所述第一掺杂多晶硅区域的掺杂浓度差为(0.1
‑
1.0)e20cm
‑3；
[0012]优选地，所述第一掺杂多晶硅区域的掺杂浓度为(1
‑
5)e20cm
‑3，所述第二掺杂多晶硅区域的掺杂浓度为(0.1
‑
3.0)e20cm
‑3。
[0013]优选地，所述背面隧穿层为氧化硅，厚度为1
‑
3nm。
[0014]优选地，所述背面减反射层为氮化硅、氮氧化硅、氧化硅中一种或多种组成的复合膜，且其总厚度为70
‑
120nm。
[0015]优选地，所述背面减反射层的综合折射率为1.9
‑
2.1，且朝远离所述单晶硅片方向，膜层折射率依次降低。
[0016]优选地，所述背面金属电极为Ag栅线电极；且所述第二掺杂多晶硅区域的宽度大于所述背面金属电极的宽度。
[0017]本专利技术还提供了一种上述TOPCon电池的制备方法，包括如下步骤：
[0018]在单晶硅片背面制备隧穿层；
[0019]在隧穿层表面沉积本征非晶硅层，并对本征非晶硅层进行磷扩散掺杂，将其由非晶态转化成结晶态，形成掺杂多晶硅层；
[0020]通过激光局部氧化使位于背面金属电极下方的第一掺杂多晶硅区域的多晶硅表面部分转换成氧化硅；再以氧化硅作为掩膜，采用碱性溶液对背面非金属区的第二掺杂多晶硅层进行选择性湿法刻蚀，使第二掺杂多晶硅区域的掺杂多晶硅层蚀刻减薄，最终得到掺杂多晶硅层中，第一掺杂多晶硅区域厚度大于第二掺杂多晶硅区域；磷扩散过程中，得到的掺杂曲线通常在表面浓度最高，靠近隧穿氧化层方向掺杂浓度逐渐降低，因此，在选择性湿法刻蚀减薄后的第二掺杂多晶硅区域平均掺杂浓度低于没有刻蚀减薄的第一掺杂多晶硅区域；
[0021]在掺杂多晶硅层表面沉积背面减反射层；
[0022]在与第一掺杂多晶硅区域对应的背面减反射层表面印刷金属电极，共烧结使金属电极烧穿所述背面减反射层与第一掺杂多晶硅区域形成欧姆接触。
[0023]优选地，所述激光局部氧化过程中，采用紫外纳秒脉冲激光照射第一掺杂多晶硅区域，并通入氧气，其中激光波长为355nm，脉宽5
‑
50ns，激光功率1
‑
10W，脉冲频率为50
‑
250kHz，光斑大小50
‑
100um，扫描速度300
‑
500mm/s。
[0024]优选地，所述选择性湿法刻蚀中，碱溶液中含有KOH、NaOH、TMAH中的至少一种，浓度在1wt％
‑
10wt％，温度60
‑
90℃；碱溶液中含有刻蚀添加剂，浓度在0.1vol
‑
3vol％。
[0025]有益效果：
[0026]采用本专利技术技术方案产生的有益效果如下：
[0027](1)将掺杂多晶硅层分成第一掺杂多晶硅区域和第二掺杂多晶硅区域，其中第一掺杂多晶硅区域与背面金属电极接触，并使其具有较高的掺杂浓度，可以保证金属接触区具有较低的接触电阻；同时，第一掺杂多晶硅区域具有较大的厚度，能有效屏蔽烧结过程中浆料的渗透，避免界面隧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种TOPCon电池，其特征在于，包括单晶硅片，所述单晶硅片正面从内到外依次设置有扩散层、钝化层、正面减反射层和正面金属电极；所述单晶硅片背面从内到外依次设置有隧穿层、掺杂多晶硅层、背面减反射层和背面金属电极；所述掺杂多晶硅层为磷掺杂的多晶硅，包括第一掺杂多晶硅区域和第二掺杂多晶硅区域；所述背面金属电极穿透所述背面减反射层并与所述第一掺杂多晶硅区域相接触；所述第二掺杂多晶硅区域厚度、掺杂浓度均小于所述第一掺杂多晶硅区域。2.根据权利要求1所述的一种TOPCon电池，其特征在于，所述第一掺杂多晶硅区域的厚度为100
‑
200nm，所述第二掺杂多晶硅区域与所述第一掺杂多晶硅区域的厚度差为10
‑
100nm；所述第二掺杂多晶硅区域的掺杂浓度与所述第一掺杂多晶硅区域的掺杂浓度差为(0.1
‑
1.0)e20cm
‑3。3.根据权利要求2所述的一种TOPCon电池，其特征在于，所述第一掺杂多晶硅区域的厚度为100
‑
150nm，所述第二掺杂多晶硅区域的厚度为30
‑
80nm。4.根据权利要求1所述的一种TOPCon电池，其特征在于，所述第一掺杂多晶硅区域的掺杂浓度为(1
‑
5)e20cm
‑3，所述第二掺杂多晶硅区域的掺杂浓度为(0.1
‑
3.0)e20cm
‑3。5.根据权利要求1所述的一种TOPCon电池，其特征在于，所述背面隧穿层为氧化硅，厚度为1
‑
3nm。6.根据权利要求1所述的一种TOPCon电池，其特征在于，所述背面减反射层为氮化硅、氮氧化硅、氧化硅中一种或多种组成的复合膜，且其总厚度为70
‑
120nm；所述背面减反射层的综合折射率为1.9
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【专利技术属性】
技术研发人员：金竹，毛卫平，杨阳，周晓炜，张明明，叶风，付少剑，潘利民，
申请(专利权)人：滁州捷泰新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：