一种扩硼SE结构的N型TOPCon电池制作方法技术

本申请提供一种扩硼SE结构的N型TOPCon电池制作方法，采用硼扩散轻掺杂在硅片正面形成轻掺高方阻区，酸洗去除硅片背面氧化层，硅片背面碱抛光，背面生长隧穿氧化层，沉积掺杂磷多晶硅或者本征多晶硅层，对硅片正面进行图形化的选择性的激光掺杂形成重掺接触区，而后进行高温晶化退火工艺或者高温磷扩散工艺，在高温过程中激光掺杂导致的晶格缺陷得到修复，之后经过湿法清洗去除绕镀多晶硅和正背面氧化层，完成硅片正反面的钝化层和减反层工艺，印刷金属浆料烧结形成SE结构的N型TOPCon电池。刷金属浆料烧结形成SE结构的N型TOPCon电池。刷金属浆料烧结形成SE结构的N型TOPCon电池。

【技术实现步骤摘要】
一种扩硼SE结构的N型TOPCon电池制作方法


[0001]本专利技术涉及光伏领域，具体地，涉及一种扩硼SE结构的N型TOPCon电池制作方法。

技术介绍

[0002]现有的新型太阳能电池主要以PERC电池为主流，但是随着技术发展的需要，越来越多的电池类型受到产业界的关注。TOPCon电池技术(Tunnel Oxide Passivated Contact，隧穿氧化层钝化接触)电池在电池背面制备有一层超薄的隧穿氧化层和一层高掺杂的多晶硅层，二者共同形成了钝化接触结构，为硅片的背面提供了良好的表面钝化，是由德国由科学家于2013年提出的，该电池技术的关键在于，采用化学湿法氧化和高浓度HNO3进行氧化，首先在电池背面生长一层1.4nm的隧穿氧化层 SiOx，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，能够有效地降低背面复合电流密度。相较于其他传统的太阳能电池，TOPCon太阳能电池可以明显提高太阳能电池的光电转换效率，目前国内TOPCon太阳能电池市场已经占有一定的市场份额，许多光伏企业已经可以进行自主地研发和量产。
[0003]目前TOPCon电池技术中SE(选择性发射极；selective emitter)技术一直被认为能进一步有效提升光电转换效率，但由于工艺实现难度高，传统的“扩散
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激光推进”的方式无法达到SE的目的，主要原因在于硼在硅里的固溶度非常低，扩散系数低，且Topcon采用的银铝浆烧结需要更深硼扩散结来防止出现铝穿刺的现象，所以目前没有简单成熟的工艺进行扩硼SE，Topcon
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SE电池的提效降本成为亟待解决的关键问题。
[0004]表1常规的N型Topcon电池技术和目前主流的Topcon SE技术路线
[0005][0006][0007]相比常规N型Topcon电池技术路线，主流N型Topcon SE电池技术路线，增加了激光掺杂，清洗和高温氧化步骤，即使后续的清洗可以去除，也增加了2道工序。N型Topcon 电池技术中，为了增加金属电极与硼发射极的接触性，特意使用了银铝浆(银浆中掺杂了一定含量的铝)，利用形成的铝钉刺的深度(深度一般0.6
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1μm，极个别甚至＞1μm以上) 来增加铝硅合金降低接触接触电阻，为了确保硼发射极不被铝钉刺穿，从而导致漏电和高的金属复合，硼发射极的结深一般都做到0.8μm及以上，因为硼的掺杂难度较大，就导致常规Topcon电池的扩散工艺在3.5
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4.5小时，氧化推进温度达到1000度以上，设备故障率较高且能耗相当高。
[0008]相比高温气相扩散的掺杂，激光掺杂能够图形化地选择性瞬间将硼原子掺入硅，结深能够控制在1.5μm及以上，既可以降低接触电阻也可以降低金属复合。主流的N型TopconSE技术路线先做一次硼扩轻掺，然后激光掺杂，之后经过清洗(或可去除)，进入高温炉管氧化，这一步高温氧化有以下3个作用：1、进一步降低浅扩区的表面浓度，降低复合； 2、高温修复激光掺杂导致的内部晶格损伤；3、在激光掺杂区形成一层较厚的氧化层，防止在背面碱抛光步骤时，激光掺杂区被碱腐蚀。后续工序和常规N型Topcon电池流程相同。
[0009]浅掺区因为更低的表面浓度，更浅的结，可以降低表面复合，提高短波响应，提升开路电压和短路电流；激光掺杂区因为更深的结，可以得到更低的金属复合和更低的接触电阻，既可以提升开路电压，也能够平衡浅扩区因为高方阻带来的FF损失。

技术实现思路

[0010]本专利技术提供的方法，只需要增加一道激光掺杂，不需要额外投入高温氧化设备，即可在常规N型Topcon电池技术路线的基础上形成SE结构。
[0011]具体地，一种扩硼SE结构的N型TOPCon电池制作方法，提供N型硅片，采用硼扩散轻掺杂在硅片正面形成轻掺高方阻区，酸洗去除硅片背面氧化层，硅片背面碱抛光后，生长隧穿氧化层，沉积掺磷多晶硅层，对硅片正面进行图形化的选择性的激光掺杂形成重掺接触区，而后进行高温晶化退火工艺，同时对激光导致的晶格缺陷进行修复，或者沉积本征多晶硅，正面采用激光掺杂形成重掺杂接触区，然后经高温磷扩散形成掺杂多晶硅；酸洗去除硅
片正面氧化层或者绕扩PSG层，碱洗去除硅片正面绕镀多晶硅层，酸洗去除硅片正面的BSG和硅片背面的PSG层，以及沉积正反面的钝化减反层，印刷金属浆料烧结形成SE结构的N型TOPCon电池。
[0012]进一步地，所述N型硅片作为衬底材料，通过清洗制绒使硅片表面产生金字塔状表面结构。
[0013]进一步地，所述硼扩轻掺杂高方阻区扩散方阻控制在150
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250ohm/口，峰值浓度为 5
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20E+18cm
‑3，结深0.3
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0.8μm。
[0014]进一步地，激光波长为355～1064nm，激光功率为20～1000W，可以是脉冲激光，也可以是连续激光，扫描速度为5～70m/s，光斑尺寸为50～150μm。
[0015]进一步地，激光掺杂区的峰值浓度：3
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15E+18cm
‑3，结深>1μm，方阻控制在50
‑
130ohm/ 口。
[0016]进一步地，经激光掺杂后，激光掺杂区的反射率上升≤1％，绒面金字塔结构几乎不受损伤。
[0017]进一步地，钝化后激光掺杂区相比非激光掺杂区的电性能，反向饱和电流密度J0上升的幅度≤20fA/cm2，Voc的下降幅度≤20mV。
[0018]进一步地，激光掺杂区接触电阻≤1.5mohm*cm2，金属接触J0≤400fA/cm2。
[0019]进一步地，可以采用先沉积形成掺磷多晶硅，再激光掺杂，最后高温晶化退火的方式；也可以采用沉积先形成本征多晶硅，再激光掺杂，最后高温磷扩散形成掺杂多晶硅；沉积多晶硅可以采用LPCVD或者PECVD等方式。
[0020]进一步地，在激光掺杂后增加简单清洗工序，降低掺杂过程中的污染可能性。
[0021]进一步地，激光掺杂工序在高温晶化退火工艺或者高温磷扩散之后进行。本专利技术申请与
技术介绍
相比，具有的有益的效果是：
[0022]1、只需要增加一道激光掺杂，简化工艺流程，不需要额外投入高温氧化设备，即可形成SE结构，降低了投资成本。
[0023]2、硼扩散工艺只需要调整一次即可，不需要在硼扩散工艺中匹配高温氧化工艺，工艺时长和控制难度大大降低，大幅度缩减热制程的时间，可显著节约能耗；高温晶化退火工艺或者高温磷扩散形成掺杂多晶硅，同时对激光掺杂产生的晶格缺陷进行修复，激光掺杂区的损伤依旧能够得到很好的控制。
[0024]3、将激光掺杂工序放在背面抛光之后，避免了传统流程激光作用后金字塔塔尖有破坏，在抛光过程中对金字塔塔尖腐蚀造成漏电的风险；同时利用硼扩散的较厚硼硅玻璃，可以大幅度降低激光损伤，提高电池电性能的稳定性。
[0025]4、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扩硼SE结构的N型TOPCon电池制作方法，其特征在于，提供N型硅片，采用硼扩散轻掺杂在硅片正面形成轻掺高方阻区，酸洗去除硅片背面氧化层，硅片背面碱抛光后，生长隧穿氧化层，沉积掺磷多晶硅层，对硅片正面进行图形化的选择性的激光掺杂形成重掺接触区，而后进行高温晶化退火工艺，同时对激光导致的晶格缺陷进行修复；或者沉积本征多晶硅，正面采用激光掺杂形成重掺杂接触区，然后经高温磷扩散，然后酸洗去除硅片正面氧化层或者绕扩PSG层，碱洗去除硅片正面绕镀多晶硅层，酸洗去除硅片正面的BSG和硅片背面的PSG层，以及形成硅片正反面的钝化层和减反层，印刷烧结形成SE结构的N型TOPCon电池。2.根据权利要求1所述的一种扩硼SE结构的N型TOPCon电池制作方法，其特征在于，所述N型硅片作为衬底材料，通过清洗制绒使硅片表面产生金字塔状表面结构。3.根据权利要求1所述的一种扩硼SE结构的N型TOPCon电池制作方法，其特征在于，硼扩轻掺杂高方阻区扩散方阻控制在150
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250ohm/口，峰值浓度为5
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20E+18cm
‑3，结深0.3
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0.8μm。4.根据权利要求1所述的一种扩硼SE结构的N型TOPCon电池制作方法，其特征在于，激光波长为355～1064nm，激光功率为20～1000W，可以是脉冲激光，也可以是连续激光，扫描速度为5～70m/s，光斑尺寸为50～150μm。5.根据权利要求1所述的一种扩硼SE结构的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆红艳，李志刚，朱凡，张强，
申请(专利权)人：帝尔激光科技无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：