一种正面选择性钝化接触TOPCon电池及其制备方法与流程

本发明属于太阳能电池，尤其涉及一种正面选择性钝化接触topcon电池及其制备方法。

背景技术：

1、topcon结构，即隧穿氧化层钝化接触(tunnel oxide passivatied contacts缩写)结构，是一种载流子选择性钝化接触结构，行业内主要应用于n型太阳电池背光面，该结构包含一层超薄的可隧穿的氧化层和一层高掺杂的多晶硅层，氧化层的钝化作用和高掺杂多晶硅层的场钝化作用可以极大地降低少子复合速率，同时高掺杂的多晶硅层对于多子来说具有良好的传导性，因而topcon电池具有高的开路电压和填充因子。

2、目前行业中topcon电池的选择性钝化接触结构主要应用于电池背面，以提高电池的钝化和接触性能，而将掺杂多晶硅层应用到受光面会导致寄生吸收。

3、现有技术曾提出了正面具有选择性发射极的topcon电池结构,正面栅线底部采用高掺杂，非栅线位置低掺杂。此技术正面的选择性发射极结构，受光面电极下面重掺杂是在硅基底基础上的重掺杂来降低电极的接触电阻，但是会增加栅线底部复合。栅线底部重掺杂区为单独制备的多晶硅，栅线在掺杂多晶硅处形成欧姆接触，与硅基底不直接接触。同时掺杂多晶硅和硅基底之间的氧化层对硅基底起到钝化作用。此技术中的非栅线区域的浅掺杂层采用扩散方式形成的高阻区，鉴于扩散机理问题，表面浓度很难降的比较低，结深控制也将困难。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提出了一种正面选择性钝化接触topcon电池及其制备方法，旨在解决或改善上述技术问题中的至少之一。

2、为实现上述目的，在一方面，本发明提出了一种正面选择性钝化接触topcon电池，包括n型硅基底，沿所述n型硅基底正面方向依次设置正面选择性发射极、正面p型选择性钝化接触结构、正面钝化减反层；沿所述n型硅基底背面方向依次设置背面n型钝化接触结构、背面钝化减反层；还包括与所述正面p型选择性钝化接触结构中的p++多晶硅层形成欧姆接触的正面金属电极，以及与所述背面钝化接触结构中的n+多晶硅层形成欧姆接触的背面金属电极。

3、优选地，所述正面金属电极底部为所述p型选择性钝化接触结构，所述正面金属电极以外的区域为低浓度p+掺杂层。

4、优选地，所述正面选择性发射极包括p+掺杂层和位于所述金属化区域的图形化p++多晶硅层，所述p++多晶硅层的图形与所述正面金属电极形状相对应，且宽度大于所述正面金属电极。

5、优选地，所述正面p型选择性钝化接触结构为隧穿氧化硅层加p++多晶硅层。

6、优选地，所述正面金属电极到达所述p++多晶硅层，未到达所述隧穿氧化硅层。

7、优选地，所述p++多晶硅层的厚度为30～300μm。

8、优选地，所述正面钝化减反层和所述背面钝化减反层包括氮化硅、氧化铝、氧化硅、氮氧化硅中的至少一种或多种。

9、由上述技术方案可知，本发明提供了一种具有正面p型选择性钝化接触结构的topcon电池，此电池利用topcon结构特点，应用于栅线底部降低复合提升效率，同时利用氧化硅阻挡硼扩散的特点，降低非栅线位置的硼掺杂浓度，形成低浓度浅结的受光面结构，大大提升了电池短路电流。提升了电池转换效率，降低了生产成本。

10、在另一方面，本发明还提出了一种topcon电池制备方法，包括以下步骤：

11、s1：选用n型硅片作为n型硅基底进行清洗，根据需要进行制绒或抛光处理；

12、s2：对处理后的n型硅基底进行双面topcon结构及耐碱腐蚀掩膜制备；

13、s3：正面图形化耐酸腐蚀掩膜制备；

14、s4：采用化学清洗的方法进行正面p型选择性钝化接触结构制备；

15、s5：正面钝化减反层和背面钝化减反层制备；

16、s6：在受光面图形化掩膜区域进行正面金属电极制备，然后进行背面金属电极制备。

17、其中，耐碱腐蚀掩膜可以为氮化硅、氧化硅层，其中氧化硅层可以是纯氧化硅层，也可以是掺磷的氧化硅层，也即磷硅玻璃层，或者掺了硼的氧化硅层，也即硼硅玻璃层。

18、优选地，所述步骤s2包括：

19、s21:双面制备氧化硅层和本征多晶硅层；

20、s22:受光面多晶硅层进行硼掺杂形成p++多晶硅层，部分硼原子穿透氧化硅层在基底形成低浓度浅p+掺杂层。掺杂完成后在多晶硅层表面生产二氧化硅层，形成硼硅玻璃层，作为耐碱腐蚀掩膜；

21、s23:采用单面刻蚀的方法去除侧边和绕到背面的硼硅玻璃层；

22、s24:背光面多晶硅层进行磷掺杂形成n+多晶硅层，然后在多晶硅表面生产一层二氧化硅层，形成磷硅玻璃层，作为耐碱腐蚀掩膜。

23、优选地，所述步骤s4包括：

24、s41：硅片受光面朝下利用含氟溶液单面刻蚀去除受光面非图形化掩膜区域和侧边的玻璃层；

25、s42：将硅片浸泡入碱腐蚀液，去除正面的图形化耐酸腐蚀掩膜，以及非图形化掩膜区域和侧边掺杂多晶硅层；

26、s43：将硅片浸泡入含氟离子的化学溶液，去除受光面非图形化掩膜区域及侧边的隧穿氧化硅层、图形化掩膜区域的硼硅玻璃层和背面的磷硅玻璃层。

27、本发明的topcon电池制备方法，利用topcon结构中氧化硅阻碍硼原子进入硅基底的方式，受光面非栅线位置去除topcon结构后表面浓度和掺杂深度都远低于常规扩散或者离子注入等方式；在栅线位置的topcon结构减少了金属复合，同时又具有良好的载流子传输功能。大大提高了电池的开压、电流和填充因子。

技术特征：

1.一种正面选择性钝化接触topcon电池，其特征在于，包括n型硅基底，沿所述n型硅基底正面方向依次设置正面选择性发射极、正面p型选择性钝化接触结构、正面钝化减反层；沿所述n型硅基底背面方向依次设置背面n型钝化接触结构、背面钝化减反层；还包括与所述正面p型选择性钝化接触结构中的p++多晶硅层形成欧姆接触的正面金属电极，以及与所述背面钝化接触结构中的n+多晶硅层形成欧姆接触的背面金属电极。

2.根据权利要求1所述的正面选择性钝化接触topcon电池，其特征在于，所述正面金属电极底部为所述p型选择性钝化接触结构，所述正面金属电极以外的区域为低浓度p+掺杂层。

3.根据权利要求1所述的正面选择性钝化接触topcon电池，其特征在于，所述正面选择性发射极包括p+掺杂层和位于所述金属化区域的图形化p++多晶硅层，所述p++多晶硅层的图形与所述正面金属电极形状相对应，且宽度大于所述正面金属电极。

4.根据权利要求1所述的正面选择性钝化接触topcon电池，其特征在于，所述正面p型选择性钝化接触结构为隧穿氧化硅层加p++多晶硅层。

5.根据权利要求4所述的正面选择性钝化接触topcon电池，其特征在于，所述正面金属电极到达所述p++多晶硅层，未到达所述隧穿氧化硅层。

6.根据权利要求4所述的正面选择性钝化接触topcon电池，其特征在于，所述p++多晶硅层的厚度为30～300μm。

7.根据权利要求1所述的正面选择性钝化接触topcon电池，其特征在于，所述正面钝化减反层和所述背面钝化减反层包括氮化硅、氧化铝、氧化硅、氮氧化硅中的至少一种或多种。

8.一种topcon电池制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的topcon电池制备方法，其特征在于，所述步骤中，s2包括：

10.根据权利要求8所述的topcon电池制备方法，其特征在于，所述步骤中，s4包括：

技术总结
本发明公开一种正面选择性钝化接触TOPCon电池及其制备方法，其中电池包括N型硅基底，沿所述N型硅基底正面方向依次设置正面选择性发射极、正面P型选择性钝化接触结构、正面钝化减反层；沿所述N型硅基底背面方向依次设置背面N型钝化接触结构、背面钝化减反层；还包括与所述正面P型选择性钝化接触结构中的P++多晶硅层形成欧姆接触的正面金属电极，以及与所述背面N型钝化接触结构中的N+多晶硅层成欧姆接触的背面金属电极。本发明电池利用TOPCon结构特点，应用于栅线底部降低复合提升效率，同时利用氧化硅阻挡硼扩散的特点，降低非栅线位置的硼掺杂浓度，形成低浓度浅结的受光面结构，大大提升了电池短路电流。提升了电池转换效率，降低了生产成本。

技术研发人员：翟金叶,王红芳,郎芳,潘明翠,王子谦,马红娜,赵学玲,王平,徐泽林,史金超,于波,程立威
受保护的技术使用者：英利能源发展有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16