一种局部钝化接触结构的制备方法与流程

本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种局部钝化接触结构的制备方法。

背景技术：

晶硅太阳能电池的表面钝化一直是设计和优化的关键。从早期的仅有背电场钝化，到正面氮化硅钝化，再到背面引入诸如氧化硅、氧化铝、氮化硅等介质层的钝化局部开孔接触的perc/perl设计。虽然这一结构暂时缓解了背面钝化的问题，但并未根除，开孔处的高复合速率依然存在，而且使工艺进一步复杂。perc以及perl结构的电池虽然已经拥有相对完善的表面钝化结构，不过将背面的接触范围限制在开孔区域，除了增加了工艺的复杂度外，开孔的过程采用不同的工艺还会对周围的硅材料造成不同程度的损伤，这也额外的增加了金属接触区域的复合。由于开孔限制了载流子的传输路径，使之偏离垂直于接触面的最短路径并拥堵在开口处，增大了填充因子的损失。近几年来，一种既能实现整面钝化，且无需开孔接触的技术成为行业研究的热点，这就是隧穿氧化层钝化接触(tunneloxidepassivatedcontact)技术。

隧穿氧化层钝化接触结构由一层超薄的隧穿氧化层和掺杂的多晶硅层组成，最早在1984年斯坦福大学的kwark和swanson教授报道运用在半导体晶体管结构上，具有大小为20fa/cm²的极低发射极饱和电流密度。2013年，德国fraunhofer太阳能系统研究所的feldmann等将这种结构运用于晶体硅太阳电池，获得23％的电池转换效率，经过后续的优化，电池的转换效率提升至25.8％；德国isfh太阳能研究所将隧穿氧化层钝化接触结构引入ibc电池，取得26.1％的转换效率。隧穿氧化层钝化接触结构既可以用于n-si衬底也可以用于p-si衬底，在金属接触区域可以获得低于10fa/cm²的j0值，同时接触性能良好，接触电阻率低于10mω·cm²。

然而，钝化接触结构中的掺杂多晶硅层具有较高的消光系数，对可见光有较高的吸收，当该掺杂多晶硅层位于电池受光面时，将会显著降低电池的短路电流，基于这一原因，目前钝化接触结构都位于电池的非受光面，这将极大限制钝化接触这一先进结构的应用范围。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种局部钝化接触结构的制备方法。

本发明提供的一种局部钝化接触结构的制备方法，包含以下步骤：

s101、在晶体硅基体表面生长一层隧穿氧化层，然后在所述隧穿氧化层上沉积本征非晶硅层；

s102、在所述本征非晶硅层上局部印刷掺杂浆料并烘干；

s103、对步骤s102处理后的晶体硅基体进行高温热处理，使得所述掺杂浆料中的掺杂元素在高温下扩散进入所述本征非晶硅层中完成掺杂，以在印刷掺杂浆料区域形成重度掺杂多晶硅层，在未印刷掺杂浆料区域形成多晶硅层；

在热处理过程中，通入氧气或水蒸气，以在所述重度掺杂多晶硅区域和多晶硅层上均形成氧化层；其中，所述印刷掺杂浆料区域的氧化层厚度大于所述未印刷掺杂浆料区域的氧化层厚度。

s104、将步骤s103处理后的晶体硅基体浸入hf溶液中，完全去除所述未印刷掺杂浆料区域的氧化层，去除部分所述印刷掺杂浆料区域的氧化层；

s105、将步骤s104处理后的晶体硅基体浸入碱性溶液中，进行选择性刻蚀；其中，所述未印刷掺杂浆料区域的多晶硅层将被碱刻蚀去除，而印刷掺杂浆料区域的重度掺杂多晶硅层因有氧化层的保护，不会被碱刻蚀去除；

s106、将步骤s105处理后的晶体硅基体浸入hf溶液中，去除剩余的所述印刷掺杂浆料区域的氧化层，并用去离子水漂洗后进行烘干，至此即完成局部钝化接触结构的制备。

本发明提供的一种局部钝化接触结构的制备方法，还包含以下附属技术方案：

其中，所述晶体硅基体为n型晶体硅基体或p型晶体硅基体，其表面形貌设置为制绒面、抛光面、或刻蚀面。

其中，所述隧穿氧化层厚度为0.5～5nm。

其中，所述隧穿氧化层的制作材料为二氧化硅或二氧化钛；其中，所述二氧化硅的制备方法为热氧化法、湿氧化法、硝酸氧化法、臭氧氧化法、或原子层沉积法；所述二氧化钛的制备方法为原子层沉积法。

其中，所述本征非晶硅层的沉积方法为低压化学气压沉积、等离子体增强化学气相沉积或物理气相沉积。

其中，所述掺杂浆料为含磷浆料、或含硼浆料。

其中，在步骤s104中，通过控制工艺条件，使得所述印刷掺杂浆料区域的氧化层厚度比所述未印刷掺杂浆料区域的氧化层厚度大30nm。

其中，在步骤s104中，通过控制工艺条件，去除部分所述印刷掺杂浆料区域的氧化层后，使得剩余的所述印刷掺杂浆料区域的氧化层厚度大于30nm。

其中，所述碱性溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、或四甲基氢氧化铵。

本发明涉及一种局部钝化接触结构的制备方法，包括生长隧穿氧化层及非晶硅层、非晶硅层上局部印刷掺杂浆料、高温退火与氧化、去除非掺杂区氧化层、利用碱刻蚀去除非掺杂区多晶硅层，形成局部钝化接触结构。其有益效果是：本发明中的钝化结构仅在局部区域存在，后续金属化时，金属浆料仅接触局部钝化接触区域，从而可显著降低金属-硅之间的复合；同时，局部钝化接触结构以外区域由于不含掺杂多晶硅层，不存在将此作为受光面时短路电流显著下降的问题；并且，本发明局部钝化接触结构极大拓展了钝化接触的应用范围，使其不再局限在受光面；再者，本发明局部钝化接触结构的制备方法，无需额外掩膜步骤即可形成局部结构，该方法工艺窗口大、易于实施，适合进行产业化推广。

附图说明

图1为本发明的一种局部钝化接触结构的制备方法的流程示意图。

图2为本发明实施例中局部钝化接触结构的制备方法步骤s101后的电池结构截面示意图。

图3为本发明实施例中局部钝化接触结构的制备方法步骤s102后的电池结构截面示意图。

图4为本发明实施例中局部钝化接触结构的制备方法步骤s103后的电池结构截面示意图。

图5为本发明实施例中局部钝化接触结构的制备方法步骤s104后的电池结构截面示意图。

图6为本发明实施例中局部钝化接触结构的制备方法步骤s105后的电池结构截面示意图。

图7为本发明实施例中局部钝化接触结构的制备方法步骤s106后的电池结构截面示意图。

图中，10-晶体硅基体，12-多晶硅区域，13-重掺杂多晶硅区域，15-隧穿氧化层，22-掺杂浆料，24-印刷掺杂浆料区域的氧化层，25-未印刷掺杂浆料区域的氧化层，26-本征非晶硅层，27-印刷掺杂浆料区域的部分氧化层，

具体实施方式

下面将结合实施例以及附图对本发明加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

参见图1至图7所示，本实施例提供的一种局部钝化接触结构的制备方法，包括以下步骤：

s101、在晶体硅基体10表面生长一层隧穿氧化层15，然后在隧穿氧化层15上沉积本征非晶硅层26。其中，隧穿氧化层15的制作材料为二氧化硅或二氧化钛。当隧穿氧化层15采用二氧化硅制作时，其制备方法可以为热氧化法、湿氧化法、硝酸氧化法、臭氧氧化法、或原子层沉积法等，当隧穿氧化层15采用二氧化钛制备时，其制备方法为原子层沉积法。其中，氧化层厚度为0.5～5nm，优选厚度为1～2nm。

优选地，本征非晶硅层26的沉积方法为低压化学气压沉积(lpcvd)、等离子体增强化学气相沉积(pecvd)或物理气相沉积(pvd)。

需要说明的是，晶体硅基体10可以为n型硅，也可以为p型硅。晶体硅基体10表面形貌可以为制绒面、抛光面、刻蚀面或其他结构。完成本步骤后的电池结构如图2所示。

s102、在步骤s101处理后的本征非晶硅层26上局部印刷掺杂浆料22并烘干。掺杂浆料22可以为含磷浆料、含硼浆料或其他掺杂用浆料。其过墨后的图案可以为副栅线结构，副栅线线宽60-500um，互相平行，间距为1～2mm。完成本步骤后的电池结构如图3所示。

s103、对步骤s102处理后的硅片进行高温热处理，使得掺杂原子完成高温激活，同时非晶硅相在高温处理后会转变为多晶硅相。掺杂浆料22中的掺杂元素在高温下扩散进入多晶硅中完成掺杂，在掺杂浆料22印刷区域形成重度掺杂重掺杂多晶硅区域13，而在未印刷掺杂浆料22的区域，未被掺杂元素掺杂，形成多晶硅层12。同时，在热处理过程中通入氧气或水蒸气，在多晶硅层上形成氧化层。由于重掺杂多晶硅区域13为重掺杂，氧化层生长速率快，其上的氧化层24较厚；而多晶硅区域12未掺杂，氧化层生长速率慢，其上的氧化层25较薄。通过控制工艺条件，使得氧化层24与氧化层25的厚度差大30nm。完成本步骤后的电池结构如图4所示。

s104、将步骤s103处理后的晶体硅基体10浸入hf溶液中，完全去除未印刷掺杂浆料区域的氧化层25，而印刷掺杂浆料区域的氧化层24被部分去除、部分保留，保留部分为氧化层27。氧化层27的厚度大30nm。完成本步骤后的电池结构如图5所示。

s105、将步骤s104处理后的晶体硅基体10浸入碱性溶液中进行选择性刻蚀，去除多晶硅区域12。碱性溶液可以为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、四甲基氢氧化铵等。二氧化硅与碱反应较慢而硅与碱反应较快，根据研究报道，硅与氧化硅在碱溶液的反应选择比可以达到100:1。多晶硅区域12上没有氧化层保护，将被碱刻蚀去除；而重掺杂多晶硅区域13上因为有氧化层27的保护，不会被碱刻蚀去除。完成本步骤后的电池结构如图6所示。

s106、将步骤s105处理后的晶体硅基体10浸入hf溶液中，去除剩余的氧化层27，采用去离子水漂洗后进行烘干。完成本步骤后的电池结构如图7所示。至此即完成本发明局部钝化接触结构的制备。

本发明的制备局部钝化接触结构的方法利用掺杂多晶硅和非掺杂多晶硅区域的氧化速率差异，在掺杂多晶硅区域上获得比非掺杂多晶硅区域厚的氧化层，后续在去除非掺杂多晶硅区域氧化层时掺杂多晶硅区域氧化层被部分保留，用作后续碱刻蚀去除非掺杂多晶硅的保护层。本方法无需额外增加掩膜步骤即可形成局部结构，工艺窗口大、易于实施，非常适合进行产业化推广。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。