[发明专利]提升隧穿氧/多晶硅钝化接触结构的钝化性能的方法

说明书

本发明公开了一种提升隧穿氧/多晶硅钝化接触结构的钝化性能的方法，包括以下步骤，将隧穿氧/多晶硅钝化接触结构直接进行中低温热处理，或者首先在隧穿氧/多晶硅钝化接触结构的掺杂硅薄层表面沉积一层氧化物膜，然后进行中低温热处理；本发明方法既能够使钝化接触结构达到良好的钝化效果，又能使不同钝化水平的隧穿氧/多晶硅钝化接触结构钝化性能得到提升；处理方法多样化，重复性强，所需设备简单，其工艺完全适用于TOPCon电池的背钝化。

技术领域

本发明涉及太阳电池技术领域，具体讲是一种提升隧穿氧/多晶硅钝化接触结构的钝化性能的方法。

背景技术

隧穿氧/多晶硅钝化接触(TOPCon或POLO或polysilicon passivated contact)太阳电池是2013年由德国弗兰霍夫研究所提出的一种新型硅太阳电池。电池采用n型硅片，硅片背面上覆盖一层厚度在2nm以下的超薄氧化硅层，然后再覆盖一层掺杂硅薄层，所述掺杂硅薄层为掺杂的多晶硅或非晶硅层。其基本电池结构及钝化结构如下图1所示。目前，该电池背钝化结构均采用超薄氧化硅+掺磷多晶硅钝化结构。氧化硅制备方法主要有：湿化学法(硝酸氧化、臭氧水法)、热氧化法、臭氧氧化法、化学气相沉积法。掺磷多晶硅的制备主要通过LPCVD、PECVD、PVD制备掺杂硅薄膜结合高温氮气保护下的晶化退火实现。氧化硅隧穿层可以有效降低硅片表面缺陷态密度，配合重掺杂掺磷非晶硅形成极好的场钝化效应，显著降低整个背表面的复合速率，可获得较低的表面饱和暗电流密度(J₀)和较高的隐含开路电压(iV_oc)。

n型电池正面一般通过高温扩散法制备p型发射极，并采用ALD沉积氧化铝钝化p型发射极，获得良好的钝化效果，然后在氧化铝上PECVD沉积氮化硅，提高正面钝化效果的同时达到良好的减反效果，有益于提升电池开路电压(V_oc)和短路电流(I_sc)；背电极主要通过热蒸镀银、铝或丝网印刷制备全铝或银背场；前电极采用光刻电镀银电极或丝网印刷烧结法制备。

钝化是决定电池效率高低的关键因素。经过氮气保护下的中高温(700-1100℃)晶化退火处理后，n型TOPCon的平均iV_oc约为700-720mV(p型为670-690mV)。如果要进一步提升钝化效果，需要进行后处理，方法包括：氮氢混合气氛热处理(Forming Gas Annealing,FGA)、非原位微波离子体氢处理法(RPHP)、PECVD氮化硅钝化法。不过，上述三种方法却各有不足，具体表现如下：

1.FGA处理法相对简单，对设备要求也低，易于产业化应用，然而缺点是对钝化的提升效果有限(通常5mV)、且效果并不稳定。

2.RPHP法和氮化硅法对钝化提升较明显，通常(10-15mV)，然而缺点在于这两种方法需要定制专用的等离子发生设备、价格昂贵，处理过程需要使用真空条件、产率低、操作麻烦，难以实现产线的批量化生产。

发明内容

为了克服氧化硅/掺磷非晶硅钝化的不足之处，本发明提供了一种有效提升隧穿氧/多晶硅钝化接触结构的钝化性能的方法。

本发明的技术解决方案如下：一种提升隧穿氧/多晶硅钝化接触结构的钝化性能的方法，包括以下步骤，将隧穿氧/多晶硅钝化接触结构直接进行中低温热处理，或者首先在隧穿氧/多晶硅钝化接触结构的掺杂硅薄层表面沉积一层氧化物膜，然后进行中低温热处理。

作为优选，所述中低温热处理为以每分钟5-20℃的升温速率升温至200-700℃并保温5min以上。

作为进一步优选，所述中低温热处理为以每分钟5-20℃的升温速率升温至300-600℃并保温5min以上。

作为最优选，所述中低温热处理为以每分钟15-20℃的升温速率升温至300-600℃并保温20-30min。

作为优化，所述中低温热处理的氛围为氧化性气氛。