【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種topcon電池的磷擴散方法和制備方法及其應用。
技術介紹
1、能源是人類生存和發展的物質基礎，太陽能作為一種新型能源，具有取之不盡、用之不竭的特點，因此一直受到人們的廣泛關注，光伏技術不斷發展。topcon電池作為目前主流高效晶硅太陽能電池之一，其主要特點是在電池背面制備了一層超薄隧穿氧化層和摻雜多晶硅層，二者共同形成了鈍化接觸結構。隧穿氧化層與硅基體接觸，中和硅表面的懸掛鍵，進行優異的化學鈍化；摻雜多晶硅因與硅基體存在費米能級差異，在硅基體表面造成能帶彎曲，能夠使電子通過而阻擋空穴，實現載流子的選擇性收集，從而降低金屬接觸復合帶來的電流損失，提高電池轉換效率。
2、在現有匹配磷擴散工藝中，磷原子的摻雜情況直接影響鈍化效果：當摻雜濃度過高時，會有較多磷原子進入到硅基底中，隧穿氧化層的整體性被破壞，無法實現載流子的選擇性收集；而當摻雜濃度過低時，到達隧穿氧化層的磷原子濃度不夠，難以形成n/n+結構的場鈍化作用，同時影響與金屬電極之間的接觸。因此，對于磷擴散工藝，找到以上兩者的平衡點，提高工藝的可控性，是提高topcon電池轉換效率的關鍵。
技術實現思路
1、針對現有技術的缺點和不足，本專利技術提供了一種改進的topcon電池的磷擴散方法，采用該方法對topcon電池中的多晶硅進行磷摻雜，既能保證隧穿氧化層的完整性，實現硅基體表面的化學鈍化，同時又能和摻雜后的多晶硅結合以實現載流子的選擇性收集，增強場鈍化效果。
2、為達到上述目的，本專利技術
3、一種topcon電池的磷擴散方法，所述磷擴散方法包括以下步驟：將背面形成有隧穿氧化層和非晶硅層的硅片進行升溫、第一次通源沉積、第二次通源沉積、有氧推進處理、無氧推進處理、第三次通源沉積和降溫退火；所述第一次通源沉積、第二次通源沉積和第三次通源沉積的溫度依次升高；所述有氧推進處理的溫度高于第二次通源沉積的溫度；所述無氧推進處理的溫度高于第二次通源沉積的溫度。
4、現有技術中，磷擴散工藝中，難以控制平衡磷摻雜的濃度，當摻雜濃度過高時，會有較多磷原子進入到硅基底中，隧穿氧化層的整體性被破壞，無法實現載流子的選擇性收集；而當摻雜濃度過低時，到達隧穿氧化層的磷原子濃度不夠，難以形成n/n+結構的場鈍化作用，同時影響與金屬電極之間的接觸。既要保證隧穿氧化層的完整性，實現硅基體表面的化學鈍化，同時又能和摻雜后的多晶硅結合以實現載流子的選擇性收集，增強場鈍化效果總是難以同時實現。本申請的專利技術人通過研究發現，在磷擴散工藝中，通過采用溫度依次升高的三次通源，且在二次通源之后依次進行有氧推進處理和無氧推進處理，并控制推進處理時的溫度高于二次通源的溫度，可以實現磷摻雜濃度的穩定控制，使得既能保證隧穿氧化層的完整性，實現硅基體表面的化學鈍化，同時又能和摻雜后的多晶硅結合以實現載流子的選擇性收集，增強場鈍化效果。
5、本專利技術通過三次通源的方式來控制磷原子在硅片中的摻雜情況，主要為第一次低溫通源—第二次升溫通源—有氧推進—無氧推進—第三次高溫通源，分步調控。在升溫和通源過程中，非晶硅在晶化的同時摻雜進磷原子，使得磷原子在多晶硅中的分布更加均勻，同時低溫擴散保證少量的磷原子進入硅基底內，在硅片表面形成由濃度差引起的場鈍化層，有利于載流子的分離與收集，從而提高開路電壓；有氧推進使表面磷原子充分反應，疊加無氧推進使得隧穿氧化層遠離基底處有高濃度的磷摻雜量，增強場鈍化效果；第三次高溫通源可以適當提升多晶硅摻雜濃度，同時降低背面柵線與硅片的接觸電阻。
6、在一些實施方式中，在所述升溫的同時通入氮氣和氧氣；升溫后硅片的溫度為750-820℃。
7、優選地，通入氮氣和氧氣的總流量為1500-3000sccm。
8、在一些實施方式中，升溫的時間為1000-1500s。
9、在一些實施方式中，所述第一次通源沉積步驟中，往硅片同時通入氮氣、氧氣和含三氯氧磷的氮氣。
10、在一些實施方式中，所述第一次通源沉積的溫度為750-819℃。
11、在一些實施方式中，所述第一次通源沉積的時間為200-500s。
12、在一些實施方式中，所述含三氯氧磷的氮氣中，三氯氧磷的含量為0.0002-0.0003g/ml。
13、在一些實施方式中，所述通入氮氣的流量為700-1000sccm。
14、在一些實施方式中，所述通入氧氣的流量為500-800sccm。
15、在一些實施方式中，所述通入含三氯氧磷的氮氣的流量為1500-1800sccm。
16、在一些實施方式中，所述第二次通源沉積步驟中，往硅片同時通入氮氣、氧氣和含三氯氧磷的氮氣。
17、在一些實施方式中，所述第二次通源沉積的溫度為820-849℃。
18、在一些實施方式中，所述第二次通源沉積的時間為200-500s。
19、在一些實施方式中，所述第二次通源沉積步驟中，所述含三氯氧磷的氮氣中，三氯氧磷的含量為0.0002-0.0003g/ml。
20、在一些實施方式中，所述第二次通源沉積步驟中，所述通入氮氣的流量為700-1000sccm。
21、在一些實施方式中，所述第二次通源沉積步驟中，所述通入氧氣的流量為500-800sccm。
22、在一些實施方式中，所述第二次通源沉積步驟中，所述通入含三氯氧磷的氮氣的流量為1500-1800sccm。
23、在一些實施方式中，所述有氧推進處理步驟中，往硅片同時通入氮氣和氧氣。
24、優選地，通入氮氣的流量為1000-1500sccm，通入氧氣的流量為800-1000sccm。
25、在一些實施方式中，所述有氧推進處理的溫度為850-890℃。
26、在一些實施方式中，所述有氧推進處理的時間為200-500s。
27、在一些實施方式中，所述無氧推進處理步驟中，往硅片通入氮氣。
28、優選地，通入氮氣的流量為2000-2500sccm。
29、在一些實施方式中，所述無氧推進處理的溫度為850-890℃。
30、在一些實施方式中，所述無氧推進處理的時間為500-1000s。
31、在一些實施方式中，所述第三次通源沉積步驟中，往硅片同時通入氮氣、氧氣和含三氯氧磷的氮氣。
32、在一些實施方式中，所述第三次通源沉積的溫度為850-890℃。
33、在一些實施方式中，所述第三次通源沉積的時間為50-100s。
34、在一些實施方式中，所述第三次通源沉積步驟中，所述含三氯氧磷的氮氣中，三氯氧磷的含量為0.0002-0.0003g/ml。
35、在一些實施方式中，所述第三次通源沉積步驟中，所述通入氮氣的流量為700-1000sccm。
36、在一些實施方式中，所述第三次通源沉積步驟中，所述通入氧氣的流量本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種TOPCon電池的磷擴散方法，其特征在于：所述磷擴散方法包括以下步驟：將背面形成有隧穿氧化層和非晶硅層的硅片進行升溫、第一次通源沉積、第二次通源沉積、有氧推進處理、無氧推進處理、第三次通源沉積和降溫退火；所述第一次通源沉積、第二次通源沉積和第三次通源沉積的溫度依次升高；所述有氧推進處理的溫度高于第二次通源沉積的溫度；所述無氧推進處理的溫度高于第二次通源沉積的溫度。
2.根據權利要求1所述的TOPCon電池的磷擴散方法，其特征在于：所述第一次通源沉積步驟中，往硅片同時通入氮氣、氧氣和含三氯氧磷的氮氣；和/或，所述第一次通源沉積的溫度為750-819℃；和/或，所述第一次通源沉積的時間為200-500s。
3.根據權利要求1所述的TOPCon電池的磷擴散方法，其特征在于：所述第二次通源沉積步驟中，往硅片同時通入氮氣、氧氣和含三氯氧磷的氮氣；和/或，所述第二次通源沉積的溫度為820-849℃；和/或，所述第一次通源沉積的時間為200-500s。
4.根據權利要求1所述的TOPCon電池的磷擴散方法，其特征在于：所述有氧推進處理步驟中，往硅片同
5.根據權利要求1所述的TOPCon電池的磷擴散方法，其特征在于：所述無氧推進處理步驟中，往硅片通入氮氣；優選地，通入氮氣的流量為2000-2500sccm；和/或，所述無氧推進處理的溫度為850-890℃；和/或，所述無氧推進處理的時間為500-1000s。
6.根據權利要求1所述的TOPCon電池的磷擴散方法，其特征在于：所述第三次通源沉積步驟中，往硅片同時通入氮氣、氧氣和含三氯氧磷的氮氣；和/或，所述第三次通源沉積的溫度為850-890℃；和/或，所述第三次通源沉積的時間為50-100s。
7.根據權利要求6所述的TOPCon電池的磷擴散方法，其特征在于：所述第三次通源沉積步驟中，所述含三氯氧磷的氮氣中，三氯氧磷的含量為0.0002-0.0003g/mL；和/或，所述第三次通源沉積步驟中，所述通入氮氣的流量為700-1000sccm；和/或，所述第三次通源沉積步驟中，所述通入氧氣的流量為500-800sccm；和/或，所述第三次通源沉積步驟中，所述通入含三氯氧磷的氮氣的流量為1000-1600sccm。
8.一種TOPCon電池的制備方法，所述制備方法包括對N型硅片進行清洗和制絨、在其正面進行硼擴散、去除BSG和背面拋光、在背面形成隧穿氧化層和非晶硅層、對非晶硅層進行磷擴散的步驟；其特征在于：所述磷擴散采用權利要求1-7任一項所述的TOPCon電池的磷擴散方法。
9.一種權利要求8所述的TOPCon電池的制備方法制備得到的TOPCon電池。
10.權利要求9所述的TOPCon電池用于太陽能發電裝置中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種topcon電池的磷擴散方法，其特征在于：所述磷擴散方法包括以下步驟：將背面形成有隧穿氧化層和非晶硅層的硅片進行升溫、第一次通源沉積、第二次通源沉積、有氧推進處理、無氧推進處理、第三次通源沉積和降溫退火；所述第一次通源沉積、第二次通源沉積和第三次通源沉積的溫度依次升高；所述有氧推進處理的溫度高于第二次通源沉積的溫度；所述無氧推進處理的溫度高于第二次通源沉積的溫度。
2.根據權利要求1所述的topcon電池的磷擴散方法，其特征在于：所述第一次通源沉積步驟中，往硅片同時通入氮氣、氧氣和含三氯氧磷的氮氣；和/或，所述第一次通源沉積的溫度為750-819℃；和/或，所述第一次通源沉積的時間為200-500s。
3.根據權利要求1所述的topcon電池的磷擴散方法，其特征在于：所述第二次通源沉積步驟中，往硅片同時通入氮氣、氧氣和含三氯氧磷的氮氣；和/或，所述第二次通源沉積的溫度為820-849℃；和/或，所述第一次通源沉積的時間為200-500s。
4.根據權利要求1所述的topcon電池的磷擴散方法，其特征在于：所述有氧推進處理步驟中，往硅片同時通入氮氣和氧氣；優選地，通入氮氣的流量為1000-1500sccm，通入氧氣的流量為800-1000sccm；和/或，所述有氧推進處理的溫度為850-890℃；和/或，所述有氧推進處理的時間為200-500s。
5.根據權利要求1所述的topcon電池的磷擴散方法，其特征在于：所述無氧推進處理步驟中...
【專利技術屬性】
技術研發人員：杜哲仁，牛思棋，沈東東，季根華，馬麗敏，
申請(專利權)人：江蘇林洋太陽能有限公司，
類型：發明
國別省市：
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