一种Topcon电池制备方法与流程

本发明属于太阳能电池领域，具体涉及一种topcon电池制备方法。

背景技术：

1、随着日趋严重的环境污染压力，全世界都在广泛关注并努力实现碳中和的目标。太阳能光伏发电作为清洁能源，可以有效地实现二氧化碳零排放，故太阳能光伏电池无疑成为了当今社会所关注的焦点。其中晶硅太阳能电池作为性能稳定，市场占有率最高的光伏电池，其技术的更新和发展受到研究人员的广泛关注。

2、目前高效的太阳能电池主要以n型硅基体的太阳能电池为主，而目前现有的最高效的n型光伏电池又以ibc、topcon和hjt等电池结构为主。topcon(tunnel oxidepassivated contact，隧穿氧化钝化接触)电池以电池结构简单，工艺路线更易实现及成本低良率好的优势，成为大家追捧的对象。

3、目前市面上普遍的topcon电池的正表面钝化结构为alox/sinx，因为alox具有良好的钝化性能而被大家采用，但由溶胶-凝胶、热蒸发、磁控溅射、化学气相沉积等薄膜沉积方式生成的alox，都存在缺陷密度高、结构致密性差、保形性差等缺点。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种topcon电池制备方法。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种topcon电池制备方法，包括：

4、(1)对n型晶体硅基体依次进行制绒、硼扩散、正面激光掺杂沉积(se)、正面氧化、碱抛清洗、背面沉积隧穿氧化层、背面沉积磷掺杂多晶硅层、清洗处理；

5、该步骤中，n型晶体硅基体的电阻率为0.5-5ω.cm，厚度为80-200um。

6、硼扩散步骤中，正面的硼扩发射极为选择性发射极，其轻掺区的方阻为200-300ω/sq，重掺区的方阻为50-100ω/sq。

7、正面激光掺杂沉积(se)：利用激光器，将硼源推进硅基体，形成印刷区域的重掺杂。

8、正面氧化：利用管式扩散炉，在800-1200℃温度下，通入10000-20000sccm氧气，工艺时间为60-120min。

9、碱抛及清洗：去除n型晶硅基体的背表面以及边缘绕扩处的全部硼硅玻璃，然后去除n型晶体硅背表面和边缘处的p+掺杂层，只保留正表面的p+掺杂层。

10、背面隧穿非晶硅层钝化：通过lpcvd、pecvd及pvd等中任意一种方式，在抛光后的背面沉积超薄隧穿氧化层及非晶硅层，背面沉积的隧穿氧化层的厚度为0.5-2nm，隧穿氧化层上沉积的非晶硅层的厚度为40-200um。

11、背面非晶硅中磷掺杂：通过离子注入、pecvd及pvd的原位掺杂、或者通过管式炉管热扩散的方式中任意一种方法制备。背面磷掺杂的方式是若通过离子注入、pecvd及pvd原位掺杂的方式制备的情况，后面需要加上退火的步骤，退火步骤所采用的方式是利用管式扩散炉，在800-1000℃温度下，大n2氛围中热处理20min-60min。

12、正面清洗：将绕镀在正面的sio2/poly-si和psg去除，同时清洗掉正面的bsg。

13、(2)在n型晶体硅基体正面生长正面钝化层，所述正面钝化层的材质为氧化铝(alox)；alox膜为ald或pecvd设备制备而得，其厚度为2-6nm。

14、(3)在n型晶体硅基体正面生长正面减反射层；(4)在n型晶体硅基体背面沉积背面钝化层；

15、(5)对n型晶体硅基体正面和背面进行金属印刷及烧结；

16、所述方法还包括：在步骤(2)之后、步骤(3)之前，通入前驱气体n2o进行等离子体氧化；和\或，在步骤(3)之后还包括：通入前驱气体nh3进行等离子体氢化。其中，在步骤(2)之后、步骤(3)之前，通入前驱气体n2o进行等离子体氧化的优势为：经过等离子氧化的alox，可以有效地消除alox中的氧空位缺陷，最大程度的减少复合损失，同时等离子体氧化时，释放出的能量使o-h断链，从而释放出更多的氢，提高钝化质量；经过等离子氧化的alox，能更好地被浆料透过，形成更好地接触，可有效提高ff，增加电池的转换效率。

17、在一些实施方式中，通入前驱气体n2o的通气时间为100-150s，流量为5000-15000sccm。

18、在一些实施方式中，所述的正面钝化层和正面减反射层的折射率为1.9-2.1％，反射率为1.3-2.5％。

19、在一些实施方式中，所述正面减反射层包括由内向外依次设置的第一减反射层、第二减反射层，所述第一减反射层包括sinx层、sioxny层、siox层中一个或多个的组合，所述第二减反射层为siox层。在一个方式中，所述正面减反射层包括由内向外依次设置的第一sinx层、第二sinx层、sioxny层、siox层，其中，两个sinx层为不同折射率，靠近硅基体的sinx层折射率高，外面sinx层折射率低。

20、在一些实施方式中，在步骤(3)之后还包括：通入前驱气体nh3进行等离子体氢化。

21、在一些实施方式中，通入前驱气体nh3的通气时间为50-100s，流量为10000-20000sccm。

22、在一些实施方式中，步骤(4)中，所述背面钝化层为氮化硅层(sinx层)，氮化硅层设置多层；在n型晶体硅基体正面沉积所述正面减反射层之后、沉积每一氮化硅层之前通入前驱气体nh3进行等离子体氢化。

23、在一些实施方式中，步骤(4)中，在沉积每一氮化硅层之前通入nh3的流量不同。

24、在一些实施方式中，步骤(4)中，每一氮化硅层的折射率不同，自靠近硅基体至远离硅基体方向上，硅基体的氮化硅层的折射率逐渐减小，即靠近硅基体的氮化硅层的折射率相对较高，致密性好，钝化效果好，远离硅基体的氮化硅层的折射率相对低，让光反射减弱。

25、在一些实施方式中，步骤(4)中，氮化硅层设置有三层，分别为第一氮化硅层、第二氮化硅层、第三氮化硅层，在沉积第一氮化硅层之前，通入10000-15000sccm的nh3；在沉积第二氮化硅层之前，通入14000-18000sccm的nh3；在沉积第三氮化硅层之前，通入14000-16000sccm的nh3，三次通入nh3时间均为50s，三层sinx层的总厚度在80nm。

26、通过对背面钝化层的优化，即在背面沉积氮化硅(sinx)层之前，通过管式pecvd通入前驱气体nh3进行等离子体氢化，使多晶硅层外面沉积富氢的sinx层，这些额外的氢扩散到氧化硅界面，在烧结过程有助于减少表面悬挂键的数量，提高钝化质量。

27、在一些实施方式中，所述背面钝化层的折射率范围为1.9％-2.1％。

28、在一些实施方式中，所述正面钝化层的厚度为2-6nm；所述正面减反射层的厚度为60-90nm；所述背面钝化层的厚度为60-90nm。

29、由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

30、本发明提供一种优化topcon电池钝化结构的制备方法，分别对正面钝化层、背面钝化层进行优化，对正面钝化层优化中，采用在n型晶体硅基体正面沉积正面钝化层后，通过通入前驱气体n2o进行等离子体氧化，消除正面钝化层alox中的氧空位缺陷，最大程度减少复合损失，同时等离子体氧化时，释放出的能量使o-h断链，从而释放出更多的氢，提高钝化质量；经过等离子氧化的alox，能更好地被浆料透过，形成更好地接触，有效提高了ff，增加了电池的转换效率；在n型晶体硅基体背面沉积背面钝化层之前，通入前驱气体nh3进行等离子体氢化，使多晶硅层外面沉积了富氢的sinx层，额外的氢扩散到氧化硅界面，在烧结过程有助于减少表面悬挂键的数量，提高钝化质量；在不影响topcon电池的光学性能和金属化接触的基础上，有效地提高钝化质量，提高topcon电池的转化效率。