[发明专利]一种TOPCon钝化结构及其制备方法

说明书

本发明属于太阳能电池技术领域，公开了一种TOPCon钝化结构的制备方法。本发明TOPCon钝化结构的制备方法包括以下步骤：（1）炉管内杂质抽空；（2）进行本征多晶硅淀积；（3）将炉管中多余的硅烷抽出；（4）原位掺杂多晶硅层淀积；（5）充惰性气体出舟。本发明还公开了一种TOPCon钝化结构的制备方法得到的结构。该方法有效提高了背钝化层生长速率的同时降低方块电阻，提升了太阳能电池的光电转换效率。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，具体是涉及一种TOPCon钝化结构及其制备方法。

背景技术

基于N型硅衬底的隧穿氧化层接触（Tunnel Oxide Passivated Contact，TOPCon）电池技术，通过采用超薄氧化层和掺杂多晶硅层（Poly-Si）的叠层结构进行背表面钝化，该隧穿氧化层结构通过少数载流子穿透，多数载流子被阻挡的形式，有效实现了载流子的选择性，从而极大地降低了少数载流子的复合速率，而且可以与高温工艺相兼容，避免了电极接触处的高复合问题。

采用LPCVD原位掺杂生长的多晶硅层相对淀积本征多晶硅后进行一次注入或扩散工艺，可以极大缩短工艺时间，从而提高生产效率。但考虑到淀积原位掺杂多晶层时，硅烷气体中杂质（磷烷）的掺入，其反应比淀积本征多晶硅复杂，尤其是针对N型硅衬底，存在两个明显问题：（1）淀积速率下降；（2）膜厚均匀性下降。一则影响TOPCon电池的生产效率，二则影响电池的钝化效果，从而影响电池的光电转化效率。

现有专利申请CN111509054公开了一种TOPCON钝化结构及其制备方法，该发明主要阐述了在TOPCon钝化结构外再生长掺杂SiOx层进行表面钝化，提高钝化质量，但在实施过程中，对于硅基底靠近隧穿层的掺杂浓度并没有关注，其较小的掺杂浓度很可能导致界面处聚集的多数载流子较少，导致电池的填充因子和电流较小。专利申请CN111584679公开一种用于N型TOPCon电池背表面钝化的掺杂方法，主要是在淀积超薄遂穿氧化层前，对硅基底背表面先进行磷掺，其目的是为了保持能带曲度，聚集更多多数载流子更好的遂穿，但对于多晶硅层的钝化作用以及后续退火激活导致的方阻增大并没有关注。专利申请CN110620159公开了一种新型P型晶体硅TOPCon电池结构及其制备方法，该电池结构选择性的多晶硅掺杂工艺可有效降低ISC的损失，进而提升效率，但该方法针对电子传输，仅仅在Ag电极处进行SiO_x遂穿和N++钝化，非收集区域直接采用多晶硅层覆盖硅基底，参照各材料钝化效果，虽然多晶硅化学钝化效果良好，但其场钝化效果较差。

总体而言，上述专利技术并未解决现有技术存在的问题。通过工艺细节的进一步优化或者改善突破解决上述问题，是技术工程师们日思夜想的，然而，目前还未寻找到新的突破点。

发明内容

现有技术要么是在硅基底/遂穿层间增加磷浓度，一方面聚集更多的多数载流子，另一方面减小串联电阻；要么是在掺杂多晶硅层/SiNx层间再生长一层SiOx钝化层。但是前者在退火激活过程中，有可能导致更多磷进入硅基底从而形成反层，后者在掺杂多晶硅层外钝化效果并不明显。本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种TOPCon钝化结构的制备方法。该方法通过掺杂多晶硅层实验，结合膜的生成原理对实验结果进行分析，针对掺杂多晶硅层生长速率慢并且在后续退火中因磷扩散导致方阻增大的问题创新性提出在遂穿层/掺杂多晶硅层间再生长本征多晶硅层进行变相补偿，减小因磷扩带来的方阻变大的影响，有效提高了背钝化层生长速率的同时降低方块电阻，提升了太阳能电池的光电转换效率。为达到本发明的目的，本发明TOPCon钝化结构的制备方法包括以下步骤：

（1）炉管内杂质抽空；

（2）本征多晶硅淀积：保持恒温，在遂穿氧化层外进行本征多晶硅层淀积，作用为增加整体膜层厚度，在后续退火晶化过程中抵消因高温扩散带来的方阻增大现象的氧化层外第一层膜，淀积时间设定为120-600s，硅烷流量设定为500-4000sccm，功率设定为3000-20000w，炉管压力为100-1000pa，生长速度为1-20nm/min，第一层膜厚度为10-40nm；