一种TOPCon电池及其制备方法与流程

本发明涉及光伏电池制造，具体涉及一种topcon电池及其制备方法。

背景技术：

1、晶硅太阳能电池是一种将光能转化为电能的微电子器件。为了保证高转换效率，需要确保电池吸收充足的光子，产生光生载流子，并尽可能延长少数载流子(少子)寿命，即提高电池的钝化性能。

2、topcon(tunnel oxide passivated contact)技术是一种在电池背面制备一层超薄隧穿层(siox)，并在其表面生长重掺杂的多晶硅层(poly-si)的技术。二者共同形成了钝化接触结构。隧穿层虽然不导电但是极薄，可以让高浓度的多数载流子(多子)以量子隧穿的形式通过，但是会阻挡少数载流子。而重掺杂的多晶硅层可以改变晶体硅体的能带位置，使其变为p型或n型半导体，阻挡电子或空穴靠近。因此，topcon电池拥有较高的钝化能力和转化效率，被广泛使用。

3、目前，制约topcon技术的进一步提高的关键因素为正面发射极钝化和正面金属的复合。双面topcon电池需要掺硼的多晶硅层来实现钝化效果，掺硼的过程会影响到多晶硅层的性质，会导致隧穿层出现更多的缺陷，进而影响钝化效果。另外，如果掺杂过多导致掺杂多晶硅层厚过厚，还会引起严重的寄生吸收，从而降低电池的光电转换效率。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种topcon电池及其制备方法，以解决现有技术中掺硼过程导致隧穿层出现缺陷从而影响钝化效果，以及过厚的掺杂多晶硅层引起严重的寄生吸收的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

3、一种topcon电池的制备方法，包括如下步骤：

4、步骤s1：对n型硅基底进行双面抛光；

5、步骤s2：采用pecvd工艺，通入氧化亚氮作为氧源，硅烷作为硅源，控制氧化亚氮:硅烷的比例范围为5:0～3:2，在等离子体辅助氧化亚氮的氧化条件下，在所述n型硅基底内形成siox隧道层，并在所述siox隧道层表面沉积非晶态siox层，用于辅助氧化亚氮的等离子体功率为5w；

6、随后通入硼源对所述非晶态siox层进行掺杂；

7、然后进行高温退火处理，在所述n型硅基底的正面和背面分别依此沉积第一隧穿层、第一掺氧多晶硅层、第二隧穿层和第二掺氧多晶硅层，所述非晶态siox层内的硼原子依次扩散至所述第一掺氧多晶硅层、所述第二掺氧多晶硅层，形成第一p+掺氧多晶硅掺杂层、第二p+掺氧多晶硅掺杂层，并在所述第二p+掺氧多晶硅掺杂层表面形成bsg层；

8、步骤s3：依次去除正面所述bsg层、正面所述第二p+掺氧多晶硅掺杂层、正面所述第二隧穿层，对所述n型硅基底进行正面制绒，并去除正面所述第一p+掺氧多晶硅掺杂层、正面所述第一隧穿层；

9、步骤s4：在完成制绒的所述n型硅基底的正面和背面分别依此沉积第三隧穿层、多晶硅层；

10、步骤s5：通入磷源进行磷扩散，形成n+多晶硅掺杂层，并在所述n+多晶硅掺杂层表面形成psg层；

11、步骤s6：激光开槽去除非电极印刷区的正面所述psg层；

12、步骤s7：依次去除背面所述psg层、背面所述n+多晶硅掺杂层、背面所述第三隧穿层、非电极印刷区的正面所述n+多晶硅掺杂层、非电极印刷区的正面所述第三隧穿层、背面所述bsg层、电极印刷区的正面所述psg层；

13、步骤s8：在背面所述第二p+掺氧多晶硅掺杂层表面沉积氧化铝膜；

14、步骤s9：在所述氧化铝膜表面沉积背面钝化减反射膜；

15、步骤s10：在电极印刷区的正面所述n+多晶硅掺杂层表面沉积正面钝化减反射膜，并覆盖非电极印刷区的所述n型硅基底的正面；

16、步骤s11：进行丝网印刷、制备正负电极、烧结和测试分选。

17、进一步地，步骤s2中，所述第一隧穿层的厚度为1nm～3nm，所述第一掺氧多晶硅层的厚度为100nm～220nm，所述第二隧穿层的厚度为4nm～7nm，所述第二掺氧多晶硅层的厚度为10nm～25nm。

18、进一步地，步骤s3中，先采用浓度30％～50％的hf溶液去除正面所述bsg层，然后采用naoh溶液去除正面所述第二p+掺氧多晶硅掺杂层，随后采用浓度30％～50％的hf溶液去除正面所述第二隧穿层，接着在naoh溶液中对所述n型硅基底进行正面制绒，同时去除正面所述第一p+掺氧多晶硅掺杂层、正面所述第一隧穿层。

19、进一步地，步骤s3中，对所述n型硅基底进行正面制绒形成金字塔绒面，所述金字塔绒面大小为3μm～6μm，反射率小于8％。

20、进一步地，步骤s4中，采取lpcvd单插的方式进行沉积，沉积温度为500℃～650℃，沉积时长为200min～250min，所述第三隧穿层的厚度为1nm～5nm，所述多晶硅层的厚度为100nm～220nm。

21、进一步地，步骤s5中，双插进行磷扩散，磷扩散的温度为780℃～920℃，扩散时长为82min～96min，所述psg层的厚度为30nm～100nm。

22、进一步地，步骤s6中，激光采用方形光斑，所述方形光斑的大小为80μm～180μm，光斑重叠率为80％。

23、进一步地，步骤s7中，先采用浓度30％～50％的hf溶液去除背面所述psg层；

24、然后采用浓度3％～7％的naoh溶液去除背面所述n+多晶硅掺杂层、背面所述第三隧穿层、非电极印刷区的正面所述n+多晶硅掺杂层、非电极印刷区的正面所述第三隧穿层，清洗温度为60℃～72℃；

25、接着采用浓度30％～50％的hf溶液去除背面所述bsg层和电极印刷区的正面所述psg层。

26、本发明还提供一种topcon电池，采用上述任一项所述的制备方法制得，包括：

27、n型硅基底，具有相对设置的正面和背面，所述n型硅基底的正面分布有电极印刷区和非电极印刷区；

28、第一隧穿层，设置在所述n型硅基底的背面；

29、第一p+掺氧多晶硅掺杂层，设置在所述第一隧穿层的表面；

30、第二隧穿层，设置在所述第一p+掺氧多晶硅掺杂层的表面；

31、第二p+掺氧多晶硅掺杂层，设置在所述第二隧穿层的表面；

32、氧化铝膜，设置在所述第二p+掺氧多晶硅掺杂层的表面；

33、背面钝化减反射膜，设置在所述氧化铝膜的表面；

34、第三隧穿层，设置在所述n型硅基底的正面并覆盖所述电极印刷区；

35、n+多晶硅掺杂层，设置在所述第三隧穿层的表面；

36、正面钝化减反射膜，设置在所述n+多晶硅掺杂层的表面，并覆盖所述n型硅基底正面的非电极印刷区；

37、正电极，位于所述电极印刷区，所述正电极的一端穿过所述正面钝化减反射膜以与所述n+多晶硅掺杂层相接触，另一端穿出于所述正面钝化减反射膜；

38、负电极，一端依次穿过所述背面钝化减反射膜、所述氧化铝膜、所述第二p+掺氧多晶硅掺杂层、所述第二隧穿层以与所述第一p+掺氧多晶硅掺杂层相接触，另一端穿出于所述背面钝化减反射膜。

39、进一步地，所述氧化铝膜的厚度为2nm～10nm，所述正面钝化减反射膜的厚度为60nm～95nm，所述背面钝化减反射膜的厚度为60nm～95nm。

40、由于上述技术方案的运用，本技术与现有技术相比的有益效果在于：

41、本技术提供的topcon电池的制备方法，通过背面沉积第二p+多晶硅掺杂层和第二隧穿层，避免硼原子在隧穿层聚集导致隧穿层降解和界面态密度增加引起应变，从而在隧穿层中形成更多缺陷，减少n型硅基地的背面表面浓度，降低结界面逆向饱和电流密度j0，提高背面钝化效果，并在第一、第二p+多晶硅掺杂层中引入氧元素，改变膜层光学性能，降低了反射，降低了寄生吸收。同时，n+多晶硅掺杂层的存在有效降低了金属复合，并且提供了钝化效果，有效提高电池的开路电压。

42、本技术提供的topcon电池，通过本技术的制备方法制得，使得其金属复合效应和寄生吸收率降低，同时钝化效果优良，转换效率高。