一种TOPCON钝化结构及其制备方法与流程

本发明涉及一种太阳能电池的钝化结构及其制备方法，特别涉及一种topcon钝化结构及其制备方法。

背景技术：

光伏发电是当前利用太阳能的主要方式之一，太阳能光伏发电因其清洁、安全、便利和高效等特点，已成为世界各国普遍关注和重点发展的新兴产业。因此，深入研究和利用太阳能资源，对缓解资源危机、改善生态环境具有十分重要的意义。

topcon钝化结构集合了化学钝化和场钝化的优势于一体，相比传统的化学钝化结构siox以及场钝化结构alox、sinx，topcon钝化结构对硅基体的掺杂层表面有更优异钝化效果。而且topcon钝化结构可以减少甚至消除金属电极与硅基体掺杂区形成金属接触部分的复合电流，降低接触电阻。topcon钝化结构作为太阳电池钝化层可以大幅改善电池表面钝化效果，提升电池转换效率。

常规的topcon钝化结构掺杂的多晶硅/非晶硅表面采用sinx作为钝化层，由于sinx对多晶硅/非晶硅表面钝效果较差，影响topcon结构对硅基体掺杂层的钝化质量，限制的电池转换效率的进一步提升。

因此，特别需要一种topcon钝化结构及其制备方法，以解决上述现有存在的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种topcon钝化结构及其制备方法，针对现有技术的不足，对硅基体掺杂层具有优异钝化效果，以提高太阳能电池的光电转化效率。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

第一方面，本发明提供一种topcon钝化结构，其特征在于，包括n型或p型的硅片基体，在所述硅片基体的表面由内至外依次设置有隧穿二氧化硅层、topcon结构的掺杂多晶硅层/非晶硅层、含磷的氧化硅层siox：p或含硼的氧化硅层siox：b及sinx顶盖层；所述隧穿二氧化硅层的厚度为0-5nm，所述topcon结构的掺杂多晶硅层或非晶硅层的厚度为5-5000nm，所述含磷的氧化硅层siox：p或者含硼的氧化硅层siox：b的厚度为1-200nm，所述sinx顶盖层的厚度为1-200nm。

在本发明的一个实施例中，所述隧穿二氧化硅层的厚度为1-2nm。

在本发明的一个实施例中，所述topcon结构的掺杂多晶硅层或非晶硅层的厚度为100-200nm。

在本发明的一个实施例中，所述含磷氧化硅层siox：p的厚度为10-20nm。

在本发明的一个实施例中，所述含硼氧化硅层siox：b的厚度为10-20nm。

在本发明的一个实施例中，所述sinx顶盖层的厚度为50-140nm。

第二方面，本发明提供一种topcon钝化结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

a)采用lpcvd设备或pecvd设备在硅片基体表面先生长一层隧穿二氧化硅层，隧穿二氧化硅层的厚度为1-2nm；在隧穿二氧化硅层上再生长一层厚度为100-200nm的本征多晶硅层或非晶硅层；最后在本征多晶硅层或非晶硅层上生长一层厚度为50-100nm的n型或者p型原位掺杂的多晶硅层或非晶硅层；

b)在退火设备中对上述半成品在800℃-1000℃条件下进行退火和氧化，氧化后会在n型或者p型掺杂的多晶硅层或非晶硅层表面形成含磷氧化硅层siox：p或者含硼氧化硅层siox：b作为钝化层；

c)在上述钝化层上面用cvd设备生长一层sinx顶盖层，sinx顶盖层的厚度为1-200nm；

在本发明的一个实施例中，还包括步骤d)用hf及hcl混合液或hf溶液对含磷氧化硅层siox：p或者含硼氧化硅层siox：b进行腐蚀，通过时间来控制保留的含磷氧化硅层siox：p或者含硼氧化硅层siox：b的厚度。

在本发明的一个实施例中，通过控制步骤b)中氧化的温度、氧气流量和时间来控制含磷氧化硅层siox：p或者含硼氧化硅层siox：b的厚度。

在本发明的一个实施例中，步骤b)中，氧气流量为1000sccm-20000sccm，氧化的时间为10min-120min。

本发明的topcon钝化结构及其制备方法，与现有技术相比，通过退火过程生长的含磷氧化硅层siox：p或者含硼氧化硅层siox：b作为太阳能电池topcon结构的表面钝化层，不需要额外的工序来实现掺杂层表面钝化层生长，简化太阳能电池制备工艺流程，提高了topcon结构对硅片基体掺杂层的钝化质量，实现本发明的目的。

本发明的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。

附图说明

图1为本发明的topcon钝化结构的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

根据图1所示，本发明提供的topcon钝化结构，包括n型或p型的硅片基体100，硅片基体100的正面为绒面，背面为抛光面或绒面；在硅片基体100的表面由内至外依次设置有隧穿二氧化硅层101、topcon结构的掺杂多晶硅层/非晶硅层102、钝化层103及sinx顶盖层104；隧穿二氧化硅层101的厚度为0-5nm，所述topcon结构的掺杂多晶硅层或非晶硅层102的厚度为5-5000nm，钝化层103的厚度为1-200nm，sinx顶盖层104的厚度为1-200nm。

对于n型topcon钝化结构，topcon结构的掺杂多晶硅层或非晶硅层102为n+掺杂层的多晶硅/非晶硅层；对于p型topcon钝化结构，topcon结构的掺杂多晶硅层或非晶硅层102为p+掺杂层的多晶硅/非晶硅层。

对于n型topcon钝化结构，钝化层103为含磷的氧化硅层siox：p；对于p型topcon钝化结构，钝化层103为含硼的氧化硅层siox：b。

在本实施例中，隧穿二氧化硅层101的厚度为1-2nm；所述topcon结构的掺杂多晶硅层或非晶硅层102的厚度为100-200nm；钝化层103的厚度为10-20nm；sinx顶盖层104的厚度为50-140nm。

上述结构是本发明提供的太阳能电池的topcon钝化结构，是不同于其他太阳能电池掺杂层表面钝化结构的部分。上述结构只是太阳能电池的一部分，由于其他部分均与太阳能电池结构相同，因此在此不再进行详细介绍。

本发明提供的topcon钝化结构的制备方法，包括如下步骤：

开始上述topcon钝化结构的制备之前，先将硅片基体100表面经过制绒/抛光、清洗等前道工序处理；由于制绒/抛光、清洗等前道工艺为太阳能电池制备的常规工艺步骤，因此在此不再进行详细介绍。

a)采用lpcvd设备或pecvd设备在硅片基体100表面先生长一层隧穿二氧化硅层101，隧穿二氧化硅层101的厚度为1-2nm；在隧穿二氧化硅层上再生长一层厚度为100-200nm的本征多晶硅层或非晶硅层；最后在本征多晶硅层或非晶硅层上生长一层厚度为50-100nm的n型或者p型原位掺杂的多晶硅层或非晶硅层102；

b)在退火设备中对上述半成品在800℃-1000℃条件下进行退火和氧化，氧化后会在n型或者p型掺杂的多晶硅层或非晶硅层表面形成含磷氧化硅层siox：p或者含硼氧化硅层siox：b作为钝化层103；

c)在上述钝化层103上面用cvd设备生长一层sinx顶盖层104，sinx顶盖层104的厚度为1-200nm；

在本实施例中，还包括步骤d)用hf及hcl混合液或hf溶液对含磷氧化硅层siox：p或者含硼氧化硅层siox：b进行腐蚀，通过时间来控制保留的含磷氧化硅层siox：p或者含硼氧化硅层siox：b的厚度。

在本实施例中，通过控制步骤b)中氧化的温度、氧气流量和时间来控制含磷氧化硅层siox：p或者含硼氧化硅层siox：b的厚度。

步骤b)中，氧气流量为1000sccm-20000sccm，氧化的时间为10min-120min。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。