[发明专利]用于钝化接触结构的预扩散片及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种用于钝化接触结构的预扩散片，包括钝化接触基体和结合于钝化接触基体表面内的掺杂预扩散层，掺杂预扩散层的部分掺杂物质扩散进入钝化接触基体表面内不同深度，具有掺杂预扩散层的钝化接触结构的方阻90Ω/sq。经过预扩散，钝化接触基体表面形成了一定的表面掺杂，能带在表面已经产生程度的弯曲，提升了载流子的选择性和传输能力，降低接触电阻，也降低了对隧穿非晶硅、隧穿氧化硅或其他钝化隧穿层的厚度要求，同时也降低了对掺杂非晶硅的掺杂浓度依赖，降低了对新材料的功函数的过渡依赖，提升电池良品率。

技术领域

本发明涉及一种钝化接触界面结构，具体涉及可用于太阳电池的钝化接触结构的预扩散片，同时涉及其制备方法。

背景技术

钝化接触也叫载流子选择性收集，是近年来硅太阳电池的热点研究方向。钝化接触结构能够在硅表面形成显著的能带弯曲，使一种载流子通过而另一种载流子无法通过，形成很好的载流子收集，同时又能抑制载流子在界面的复合。因此，钝化接触结构可以实现高效钝化和载流子收集，消除硅与金属的直接接触，因而能够提高钝化效果，使太阳电池获得很高的开路电压。

目前，钝化接触结构大致可以分为三类：隧穿氧钝化结构(TOPCon)、硅异质结(SHJ)和非掺杂异质结(DASH)。这三种结构和制备方法具体如下：

隧穿氧化钝化接触结构(TOPCon)：c-Si/SiOx/多晶硅(polysilicon，n型或p型)/metal electrode(金属电极)。该结构常见的制备方法是将硅片表面清洗干净，接着依次沉积一层厚度通常低于2纳米的超薄氧化硅(第一覆盖层1)、一层n型或p型掺杂的非晶硅薄膜(第二覆盖层2)，最后在800-900℃下进行高温退火，形成多晶硅。其结构如图1所示。

硅异质结结构(SHJ)：c-Si/a-Si:H(i)/a-Si:H(n型或p型)/ITO。该结构常见的制备方法是将硅片表面清洗干净，接着用PECVD法在表面依次沉积一层本征非晶硅(第一覆盖层1)、一层n型或p型掺杂的非晶硅(第二覆盖层2)。其结构如图2所示。

非掺杂异质结(DASH)：c-Si/a-Si:H(i)/低或高功函数材料/金属电极。该结构常见的制备方法是将硅片表面清洗干净，接着用PECVD法在表面依次沉积一层本征非晶硅(第一覆盖层1)、低功函数材料或高功函数材料(第二覆盖层2)。低/高功函数材料可以是金属、金属氧化物、金属氟化物等不同的材料，只要其功函数满足要求即可。其典型结构如图2所示。

上述三种现有的结构技术在高效晶硅电池上已经获得巨大的成功，但是仍有缺点，具体如下。

隧穿氧钝化接触结构(TOPCon)的缺点是：高温退火过程，如果工艺控制不当，掺杂多晶硅的杂质10会大量进入氧化硅层，从而破坏氧化硅层，降低界面钝化效果；金属烧结时，浆料烧穿多晶硅层后与硅表面直接接触，显著增加了表面复合速率。

硅异质结(SHJ)的缺点是：对本征非晶硅的质量和厚度要求极高。本征非晶硅的厚度需要严格控制在5-6nm左右，厚度变低会影响钝化效果、厚度变高则影响载流子输运能力。对于本征硅薄膜的严苛要求成为限制硅异质结电池良率提升的主要原因。而且，一般而言，n型SHJ的接触电阻率在100mΩ·cm左右，p型SHJ的接触电阻率在400mΩ·cm左右，难以再往下降。

非掺杂异质结(DASH)结构的缺点是：类似于硅异质结，该结构对本征非晶硅的质量和厚度要求极高。本征非晶硅的厚度需要严格控制在5-6nm左右，厚度变低会影响钝化效果、厚度变高则影响载流子输运能力。对于本征硅薄膜的严苛要求成为限制电池良率提升的主要原因。其接触电阻率比SHJ还要再高。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种可用于钝化接触结构的预扩散片，使用该预扩散片后的钝化接触结构可以获得比上述三种结构更优的综合性能。