硅片表面高方阻扩散方法、高方阻TOPCON电池及制备方法与流程

专利2025-12-25  18


本发明属于太阳能电池制作,具体涉及一种硅片表面高方阻扩散方法、高方阻topcon电池及制备方法。


背景技术:

1、topcon电池,全称为隧穿氧化层钝化接触电池(tunnel oxide passivatedcontact),是一种更先进的n型硅电池技术。topcon是一种基于选择性载流子原理的隧穿氧化层钝化接触(tunnel oxide passivated contact)太阳能电池技术,其电池结构为n型硅衬底电池,在电池背面制备一层超薄氧化硅,然后再沉积一层掺杂硅薄层,二者共同形成了钝化接触结构,有效降低表面复合和金属接触复合。

2、为了保证丝网印刷的正面金属栅电极与发射极之间具有良好的电极接触性能,发射极需要较高的表面掺杂浓度,扩散后的方块电阻一般控制在60~80ω/sq(单位为欧姆每方块),然而较高掺杂浓度的扩散层会造成蓝光吸收损耗与光生载流子表面再复合损耗,不利于实现转换效率的提高。

3、选择性发射极(selectiveemitter,简称se)结构即为克服上述困难的有效技术。选择性发射极太阳能电池的基本结构和常规太阳电池类似,但是需要对正面金属栅电极与硅片接触部位形成高掺杂深扩散区,而在金属栅电极之间的其他区域形成低掺杂浅扩散区,低掺杂浅扩散区的方块电阻一般控制在90~120ω/sq。这样的结构可降低正面金属栅电极之间区域的扩散层复合,提高太阳电池的短波响应,同时减少扩散层中的正面金属栅电极与硅表面发射极的接触电阻,使短路电流、开路电压、填充因子都得到改善,从而提高转换效率。目前采用的se方案,即选择性发射极对正面金属栅电极与硅片接触部位形成高掺杂深扩散区,而在金属栅电极之间的其他区域形成低掺杂浅扩散区进而达到更好的接触效果,需要对栅线接触位置与非接触位置做不同的方阻。

4、目前,使用选择性发射极技术制备的电池存在两个缺点:

5、(1)使用选择性发射极技术仍然不能兼顾接触和钝化两种效果。

6、(2)因为需要做不同区域的掺杂,因此工艺步骤更多,成本更高。


技术实现思路

1、本发明实施例提供一种硅片表面高方阻扩散方法,旨在解决低方阻电池不利于实现电池效率转换的问题。

2、第一方面,为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:提供一种硅片表面高方阻扩散方法,所述方法包括:

3、将需要b扩散的硅片放入密闭炉管内,并升温至预设反应温度;

4、在炉管内通入氧气和bcl3,并逐步以梯度分布的浓度使b扩散到硅片中;

5、吹扫反应气体并升温,恒温准备后续氧化;

6、氧化阶段,在炉管内通入氧气,与硅片表面发生反应生成氧化硅,以将硅片表面富裕的b原子吸出,得到高方阻值硅片;

7、炉管内压力恢复常压,降温,将高方阻值硅片从炉管内取出。

8、第一方面,在一种可实现的方式中,所述将需要b扩散的硅片放入密闭炉管内,并升温至预设反应温度,包括:

9、抽真空后,分阶段呈梯级升温炉管内环境温度,第一次升温持续时间为360±10s,升温至820±5℃;

10、第二次升温持续时间为600±10s,升温至825±5℃;

11、捡漏后,第三次升温持续时间为300±10s,升温至825±5℃;

12、恒温持续时间为240±10s,并通入氧气;

13、第四次升温持续时间为180±10s,升温至840±5℃,到达预设反应温度。

14、第一方面,在一种可实现的方式中,抽真空持续时间为60±10s,抽真空至0.1标准大气压。

15、第一方面,在一种可实现的方式中,恒温时通入氧气流量为1500±10sccm。

16、第一方面,在一种可实现的方式中,所述在炉管内通入氧气和bcl3,并逐步以梯度分布的浓度使b扩散到硅片中,包括:

17、第一梯度沉积扩散,通入氧气流量为400±10sccm,bcl3流量为120±10sccm,第一次扩散持续时间为120±10s;

18、第五次升温,持续时间为180±10s,升温至845±5℃;

19、第二梯度沉积扩散,通入氧气流量为400±10sccm,bcl3流量为120±10sccm,第二次扩散持续时间为210±10s;

20、第六次升温,持续时间为180±10s,升温至855±5℃;

21、第三梯度沉积扩散,通入氧气流量为400±10sccm,bcl3流量为120±10sccm,第三次扩散持续时间为210±10s。

22、第一方面,在一种可实现的方式中,所述吹扫反应气体并升温,恒温准备后续氧化,包括:

23、吹扫持续时间为180±10s;温度保持在870±5℃;

24、第七次升温,持续时间为330±10s,升温至895±5℃。

25、第一方面,在一种可实现的方式中,第七次升温后,恒温持续时间为270±10s,温度保持在895±5℃。

26、第一方面,在一种可实现的方式中,所述氧化阶段,在炉管内通入氧气,与硅片表面发生反应生成氧化硅,以将硅片表面富裕的b原子吸出,得到高方阻值硅片,包括:

27、第一氧化阶段,通入氧气流量为18000±10sccm,持续时间为1200±10s;温度为1010±5℃;

28、第二氧化阶段,通入氧气流量为18000±10sccm,持续时间为2400±10s;温度为1020±5℃;

29、第三氧化阶段,通入氧气流量为18000±10sccm,持续时间为1800±10s;温度为1030±5℃;

30、然后降温阶段,通入氧气流量为18000±10sccm,持续时间为1500±10s;温度降至为820±5℃。

31、第二方面,本发明提供一种基于leco技术的topcon电池制备方法,所述方法包括:

32、利用所述的硅片表面高方阻扩散方法获得高方阻硅片;

33、在高方阻硅片的正面进行多晶硅沉积;

34、去除bsg并碱抛;

35、高方阻硅片正面背面氧化铝沉积;

36、高方阻硅片正面背面氮化硅沉积;

37、丝网印刷;

38、热处理后利用leco处理,获得高方阻topcon电池。

39、第三方面,本发明提供一种高方阻topcon电池,采用所述的基于leco技术的topcon电池制备方法制得。

40、本发明提供的硅片表面高方阻扩散方法、topcon电池的制备方法及高方阻topcon电池,与现有技术相比,有益效果在于:通过通源-升温-通源-升温-通源分步沉积推进的方式,进行三个梯度的沉积扩散的硼扩散工艺,使沉积的b能够均匀的以梯次沉积,在保证方阻在达到目标值的同时维持方阻均匀性,进而改善因方阻提升带来的均匀性恶化,提升高硼扩散方阻,制得高方阻硅片,结合leco技术,从而能够降低发射极对光生载流子的复合,提升电池转换效率。


技术特征:

1.一种硅片表面高方阻扩散方法,其特征在于,所述方法包括:

2.如权利要求1所述的硅片表面高方阻扩散方法,其特征在于,所述将需要b扩散的硅片放入密闭炉管内,并升温至预设反应温度,包括:

3.如权利要求2所述的硅片表面高方阻扩散方法,其特征在于,抽真空持续时间为60±10s,抽真空至0.1标准大气压。

4.如权利要求2所述的硅片表面高方阻扩散方法,其特征在于,恒温时通入氧气流量为1500±10sccm。

5.如权利要求1所述的硅片表面高方阻扩散方法,其特征在于,所述在炉管内通入氧气和bcl3,并逐步以梯度分布的浓度使b扩散到硅片中,包括:

6.如权利要求1所述的硅片表面高方阻扩散方法,其特征在于,

7.如权利要求6所述的硅片表面高方阻扩散方法,其特征在于,

8.如权利要求1所述的硅片表面高方阻扩散方法,其特征在于,所述氧化阶段,在炉管内通入氧气,与硅片表面发生反应生成氧化硅,以将硅片表面富裕的b原子吸出,得到高方阻值硅片,包括:

9.一种基于leco技术的topcon电池制备方法,其特征在于,所述方法包括:

10.一种高方阻topcon电池,其特征在于,采用如权利要求9所述的基于leco技术的topcon电池制备方法制得。


技术总结
本发明提供了一种硅片表面高方阻扩散方法、TOPCON电池及其制备方法,属于太阳能电池制作技术领域,包括:将需要B扩散的硅片放入密闭炉管内,并升温至预设反应温度;在炉管内通入氧气和BCl3,并逐步以梯度分布的浓度使B扩散到硅片中;吹扫反应气体并升温,恒温准备后续氧化;氧化阶段,在炉管内通入氧气,与硅片表面发生反应生成氧化硅,以将硅片表面富裕的B原子吸出,得到高方阻值硅片;炉管内压力恢复常压,降温,将高方阻值硅片从炉管内取出。通过本发明的扩散方法可以将硅片做到300Ω以上的高方阻,后续配合LECO技术,不会影响电池的接触效果,既具有高方阻带来的低表面浓度的钝化效果提升,也能够节省扩散SE设备的投入进而降低成本。

技术研发人员:李倩,吝占胜,李青娟,祁兆溪,刘伟,李翠双,王静,张东升,朱士祥,姜涛
受保护的技术使用者:英利能源发展(保定)有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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