[发明专利]管式PECVD制备多晶硅钝化接触结构的方法

说明书

本发明公开了一种管式PECVD制备多晶硅钝化接触结构的方法，包括在硅的氧化物和/或硅的氮化物表面采用管式PECVD制备掺杂非晶硅薄膜，然后高温晶化退火得到多晶硅钝化接触结构；本发明不仅可以制备出高质量TOPCon结构，其钝化效率完全等同于LPCVD技术，具体体现在，采用n型TOPCon双面钝化的n型硅片的iV_oc可以达到720‑750mV；同时还可以极大地简化生产流程。

技术领域

本发明涉及太阳电池技术领域，具体讲是一种管式PECVD制备多晶硅钝化接触（TOPCon）结构的方法。

背景技术

隧穿氧/多晶硅钝化接触（TOPCon）太阳电池是2013年来由德国弗兰霍夫研究所提出的一种新型硅太阳电池。在电池片的背面上覆盖一层厚度在2nm以下的超薄氧化硅层，再覆盖一层掺杂的非晶硅层，然后经过高温退火形成重掺杂多晶硅。以n型磷掺杂TOPCon为例，电池的基本结构如图1所示，典型钝化片结构则如图2所示。电池的背面结构依次为n型硅片/超薄隧穿氧化层/n+多晶硅层/金属电极层。根据电池结构设计的不同，多晶硅也可以是硼掺杂的多晶硅。

目前，采用TOPCon技术，背面钝化有了显著提高，n型TOPCon电池的效率比n-PERT电池效率有所提高。现有n-PERT电池的单面发电效率约为21.5%-22%，而双面n-TOPCon电池的单面发电效率约为22.5%-23.5%。

产业上主要基于LPCVD技术制备TOPCon结构。以n型TOPCon电池为例，制备流程为：

1）硅片清洗，双面制绒；

2）正面扩硼；

3）背面化学抛光；

4）正面长氮化硅；

5）采用热氧化法在硅片背表面制备厚度低于3nm的氧化硅；时间通常需要30分钟；

6）采用低压化学气相沉积法（LPCVD）制备一层本征的多晶硅薄膜；制备100-150nm的多晶硅通常需要120-150分钟；

7）采用低压磷扩散法使本征多晶硅薄膜变成掺磷的多晶硅薄膜；扩散过程通常需要90-120分钟；

8）正面清洗，去除氮化硅；通常需要20分钟；

9）背面清洗去除磷硅玻璃层；

10）制备正面钝化减反膜及背面减反膜；

11）丝网印刷；

12）烧结；

13）测试分档。

其中，步骤4-9，共六道步骤是制备磷掺杂TOPCon结构所必须的步骤。

现有LPCVD法制备TOPCon结构的主要不足包括：

1）工艺步骤长：制备氧化硅/掺磷多晶硅需要六道工艺步骤，制作流程仍然比较复杂繁琐，需要增加额外的扩散工艺、清洗工艺，提高了生产复杂度，降低了电池成品率。

2）所需增加的专用设备一共是3种，具体包括：LPCVD炉、扩散炉、正面专用清洗机。同时，相关设备价格较高，增加了生产成本。

3）工艺时间长：制备氧化硅、本征多晶硅、磷扩散等步骤的总时间在280分钟以上，时间非常长，大大降低了电池产率。

发明内容