1.本发明涉及太阳电池技术领域，特别是涉及一种钝化接触电池的制备方法。
背景技术：
2.topcon(tunnel oxide passivated contact，隧穿氧化层钝化接触)电池技术的关键内容是，对电池背面进行氧化，在电池背面生长一层隧穿氧化层sio
x
，然后沉积重掺杂的多晶硅薄膜。二者共同形成了钝化接触结构，该结构为硅片的背面提供了良好的表面钝化，超薄的隧穿氧化层可以使多子电子隧穿进入多晶硅层同时阻挡少子空穴复合，进而电子在多晶硅层横向传输被金属收集，从而极大地降低了金属接触复合电流，提升了电池的开路电压和短路电流。
3.相较于其他传统的太阳电池，钝化接触电池可以明显提高太阳电池的光电转换效率，具有极高的产业化价值，而且目前钝化接触电池已经占有了一定的市场份额。传统的钝化接触电池的制备过程中通常采用低压化学气相沉积法(lpcvd)的方式沉积背面的隧穿氧化层和硅钝化层，然后采用磷扩散或离子注入的方式对薄膜进行掺杂形成磷掺杂的硅钝化层。
4.然而，在化学气相沉积法沉积硅钝化层时会不可避免地在硅片正面边沿和侧面沉积少量掺杂硅材料，即硅片的正面和侧面都存在绕镀材料。此绕镀材料进一步还会导致钝化接触电池的边缘漏电。绕镀材料可以借助湿法腐蚀的方式去除，但在去除绕镀材料时不仅仅需要考虑到对绕镀材料本身的去除，也需要考虑到去除绕镀材料时对已制备的钝化接触电池的结构的影响，因此显著增加了钝化接触电池整体的制备难度。为了获得基本不受绕镀情况影响的钝化接触电池，实际的制备工艺中通常都需要花费大量的工序和时间在钝化结构的制备上，这成为了阻碍钝化接触电池量产化的一大因素。
技术实现要素：
5.基于上述问题，为了促进钝化接触电池的量产化，有必要提供一种有利于避免绕镀材料影响的同时简化钝化接触电池制备工艺的钝化接触电池的制备方法。
6.根据本发明的一个实施例，一种绕镀接触电池的制备方法，其包括如下步骤：
7.获取电池基片，所述电池基片包括半导体衬底和层叠设置于所述半导体衬底的背面的隧穿氧化层；
8.采用等离子体增强化学气相沉积法，通入包括硅源气体的第一沉积气体，在沉积腔体内于所述隧穿氧化层上沉积硅钝化层；
9.采用等离子体增强化学气相沉积法，通入包括硅源气体和反应气体的第二沉积气体，在同一所述沉积腔体内于所述硅钝化层上继续沉积硅化物遮蔽层；
10.在所述硅化物遮蔽层的遮蔽下，去除所述半导体衬底的正面或侧面的绕镀材料。
11.在其中一个实施例中，所述硅化物遮蔽层的材料包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。
12.在其中一个实施例中，在沉积硅化物遮蔽层的步骤之后，还包括对所述硅钝化层
退火以使所述硅钝化层晶体化的步骤；所述硅化物遮蔽层的材料选自氧化硅。
13.在其中一个实施例中，所述第一沉积气体还包括含有掺杂元素的掺杂气体，所述掺杂气体用于使所述硅钝化层中具有掺杂元素。
14.在其中一个实施例中，获取所述电池基片的步骤包括在所述半导体衬底背面形成所述隧穿氧化层，形成所述隧穿氧化层的沉积腔体与所述沉积所述硅钝化层的沉积腔体相同。
15.在其中一个实施例中，所述半导体衬底的基材为硅，形成所述隧穿氧化层的步骤为将位于所述半导体衬底背面上的部分硅材料氧化为所述隧穿氧化层。
16.在其中一个实施例中，将部分所述硅材料氧化为所述隧穿氧化层的步骤包括：通入氧源气体，通过等离子增强化学气相沉积法将位于所述半导体衬底背面上的部分硅材料氧化。
17.在其中一个实施例中，所述硅化物遮蔽层的材料包括氧化硅或氮氧化硅，所述第二沉积气体中的所述反应气体包括所述氧源气体。
18.在其中一个实施例中，所述氧源气体包括一氧化二氮。
19.在其中一个实施例中，在沉积所述硅化物遮蔽层的过程中，控制所述硅化物遮蔽层的厚度为10nm～60nm。
20.在其中一个实施例中，去除所述绕镀材料的步骤包括：先去除位于所述半导体衬底的正面的硅化物遮蔽层的绕镀材料，再在所述硅化物遮蔽层的遮蔽下，去除位于所述半导体衬底的正面的硅钝化层的绕镀材料。
21.上述钝化接触电池的制备方法巧妙地利用了化学气相沉积法制备钝化层的步骤，在同一个沉积腔体内直接于硅钝化层上继续沉积硅化物遮蔽层。由于是在同一沉积腔体内沉积的，只需要略为更换化学气相沉积法所需的沉积气体，即可在硅钝化层上快速制备硅化物遮蔽层。制备该硅化物遮蔽层所花费的实际时间可以控制在2min内完成，这一过程无需移动电池基片，也不需要引入新的设备，相当于基本没有改变原有的沉积工艺和设备，也没有大幅增加制备时间。该硅化物遮蔽层可以用于作为后续去除少量绕镀材料的阻挡层和牺牲层，能够在基本不影响所制备的各层结构的情况下去除该绕镀材料。
具体实施方式
22.为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。文中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
23.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。本文所使用的“多”包括两个和多于两个的项目。本文所使用的“某数以上”应当理解为某数及大于某数的范围。
24.根据本发明的一个实施例，一种钝化接触电池的制备方法，其包括如下步骤：
25.获取电池基片，电池基片包括半导体衬底和层叠设置于半导体衬底背面的隧穿氧化层；
26.采用等离子体增强化学气相沉积法，通入包括硅源气体的第一沉积气体，在沉积腔体内于隧穿氧化层上沉积硅钝化层；
27.采用等离子体增强化学气相沉积法，通入包括硅源气体和反应气体的第二沉积气体，在同一沉积腔体内于硅钝化层上继续沉积硅化物遮蔽层；
28.在硅化物遮蔽层的遮蔽下，去除半导体衬底正面或侧面的绕镀材料。
29.其中，电池基片中的半导体衬底具有光生载流子效应，能够在光照后产生电子空穴对，将该电子空穴对进行分离后可产生电流。
30.可以理解，第一沉积气体用于沉积硅钝化层，第一沉积气体中的硅源气体可以是在化学气相沉积过程中产生硅原子的气体，例如硅烷。进一步地，第一沉积气体中还可以包括其他辅助沉积气体，例如氢气。在其中一个具体示例中，第一沉积气体包括硅烷和氢气。第二沉积气体用于沉积硅化物遮蔽层，第二沉积气体中的硅源气体用于提供硅原子，反应气体可以提供与该硅原子构成硅化物遮蔽层中的硅化物的其他反应原子。去除半导体衬底的正面或侧面的绕镀材料的方法可以是化学湿法，具体地，采用能够与绕镀材料反应的试剂，例如包括碱液或氢氟酸的试剂将绕镀材料去除。
31.可以理解，在于半导体衬底背面沉积硅钝化层的过程中，该半导体衬底的侧面和正面边缘也会同时产生硅钝化层的绕镀材料；在于半导体衬底背面沉积硅化物遮蔽层的过程中，该半导体衬底的侧面和正面边缘也会同时产生硅化物遮蔽层的绕镀材料。
32.传统技术中多采用低压化学气相沉积法制备多晶硅层，而低压化学气相沉积法并不能够直接在多晶硅表面采用气体反应生成进一步的硅化物遮蔽层，因此如果仍旧采用气压化学气相沉积法为了制备出硅化物遮蔽层往往还需要花费大量额外的工序。等离子体增强化学气相沉积法能够增强反应物质的活性，由此发明人想到，在沉积的硅钝化层的基础上，采用等离子体增强化学气相沉积法的方式能够在仅仅增加一种反应气体的情况下，于硅钝化层上继续生长出硅化物遮蔽层。这一过程中既无需更换设备，也无需变换工作环境，改变的基本上只有通入的反应气体，硅钝化层的制备可以在2min之内完成，在实际生产中相当于大幅节约了硅钝化层的生产时间和生产成本。
33.采用低压化学气相沉积在制备硅钝化层时也会存在绕镀情况，传统技术中对于低压化学气相沉积绕镀解决方法基本都是针对基于低压化学气相沉积的制备路线而设置优化的。具体地，例如低压化学气相沉积的制备路线必须在沉积硅钝化层后再做磷扩散，因此可以利用磷扩散产生磷硅玻璃层(psg)或退火时进行热氧化产生氧化层作为掩膜。而本发明则是针对于等离子体增强化学气相沉积的实际条件和工艺路线而巧妙设计了在同一腔体内通过改变沉积气体的方式直接再沉积一层硅化物遮蔽层，这与低压化学气相沉积是两条不相同的路线。通过低压化学气相沉积并不能够通过改变沉积气体的方式直接再沉积一层硅化物遮蔽层。
34.其中，半导体衬底可以是一个pn结。该pn结的具体制备方式可以包括如下步骤：提供导电类型为第一导电类型的半导体基材，在该半导体基材的正面形成导电类型为第二导电类型的掺杂层，第二导电类型与第一导电类型相反。其中，第一导电类型可以是n型，第二导电类型可以是p型。具体地，形成掺杂层的方式可以是利用硼元素对该半导体基材的正面进行热扩散处理。通过在n型的半导体基材上进行热扩散处理可以形成p型的掺杂层，掺杂层与剩余的半导体基材构成pn结。在热扩散的过程可能还会在背面或侧面形成绕镀的硼硅
玻璃层(bsg)，此时可以先采用酸抛的方式去除bsg，再通过碱抛的方式去除背面和边缘的pn结，正面的bsg较厚，可以保留下来。
35.在其中一个具体示例中，硅化物遮蔽层的材料包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。进一步地，硅化物遮蔽层的材料选自氧化硅或氮氧化硅。可以理解，当硅化物遮蔽层为氧化硅时，则反应气体应当提供氧原子，当硅化物遮蔽层为氮化硅时，则反应气体应当提供氮原子，当硅化物遮蔽层为氮氧化硅时，则反应气体应当同时提供氮原子和氧原子。
36.在其中一个具体示例中，在沉积硅化物遮蔽层的步骤之后，还对硅钝化层退火以使硅钝化层晶体化的步骤，硅化物遮蔽层的材料选自氧化硅。等离子体化学气相沉积法制备的硅钝化层为非晶硅，而采用退火的方式能够使非晶硅转变为晶体硅，具体为多晶硅，以提高其导电性。当采用退火的方式使得硅钝化层晶体化时，优选地硅化物遮蔽层的材料是氧化硅。氧化硅难以在退火的过程中发生晶体化，有利于后续再除去该硅化物遮蔽层。倘若该硅化物遮蔽层是氮化硅，氮化硅在退火过程中发生晶体化生成类陶瓷结构的物质，会增大后续制备工艺中去除该硅化物遮蔽层的难度。
37.在其中一个具体示例中，退火时的温度为600℃～1000℃，退火时间为10min～60min。进一步地，退火时的温度为800℃～1000℃。
38.在其中一个具体示例中，第一沉积气体还包括含有掺杂元素的掺杂气体，掺杂气体用于使硅钝化层中具有掺杂元素。在使用等离子体增强化学气相沉积法制备硅钝化层的过程中，能够在反应气体中引入掺杂气体，以实现制备硅钝化层时的在线掺杂。掺杂气体可因掺杂类型的需求不同而进行适当调节。例如若要实现n型掺杂，则可以采用磷化氢气体作为掺杂气体，以得到磷掺杂的硅钝化层。可以理解，这一掺杂工艺仅仅是改变了第一沉积气体的组分，而不会显著增加额外的工序。
39.在其中一个具体示例中，获取电池基片的步骤包括在半导体衬底背面形成隧穿氧化层，形成隧穿氧化层的沉积腔体与沉积硅钝化层的沉积腔体相同。可以理解，在提供该半导体衬底之后，可以在同一腔体内先后完成隧穿氧化层的制备、硅钝化层的沉积和硅化物遮蔽层的继续沉积，能够有效节约实际的制备时间。
40.优选地，半导体衬底的基材为硅，形成隧穿氧化层的步骤为将位于半导体衬底背面上的部分硅材料氧化为隧穿氧化层。直接将半导体衬底上的部分材料进行氧化，能够进一步缩短制备工序，节约制备时间。
41.进一步地，将部分硅材料氧化为隧穿氧化层的步骤包括：通入氧源气体，通过等离子增强化学气相沉积法将位于半导体衬底背面上的部分硅材料氧化。由于等离子增强化学气相沉积法可以使反应气体具有较高的反应活性，并且由于隧穿氧化层为了使得电子能够穿过厚度通常在2μm以下，采用等离子增强化学气相沉积法能够较为方便地制备出厚度如此薄的氧化层。并且，在同一腔体内采用同样的等离子增强化学气相沉积法，对于该隧穿氧化层的制备以及后续硅钝化层、硅化物遮蔽层的制备来说，仅仅需要适当变换反应气体，无需涉及生产设备的变化或基材的转移，相当于大幅缩短了生产时间。
42.更进一步地，硅化物遮蔽层的材料包括氧化硅或氮氧化硅，第二沉积气体中的反应气体包括氧源气体。将隧穿氧化层所用到的氧源气体一并应用至硅化物遮蔽层，能够有效节省该设备的气路，简化设备。在其中一个具体示例中，氧源气体包括一氧化二氮。具体地，采用一氧化二氮既可以对半导体衬底中的硅基材表面氧化，也可以用作后续制备硅化
物遮蔽层时的反应气体，与硅源气体共同沉积反应生成氧化硅。尽管一氧化二氮中也含有氮元素，但是可以通过控制具体的沉积条件，以使得硅源气体和一氧化二氮反应生成氧化硅。
43.在其中一个具体示例中，在沉积硅化物遮蔽层的过程中，控制硅化物遮蔽层的厚度为10nm～60nm。该硅化物遮蔽层的厚度对应于等离子体增强化学气相沉积法的实际制备过程而优选设置。具体地，若硅化物遮蔽层的厚度低于10nm，则硅化物遮蔽层在后续去除绕镀材料的过程中被局部或全部去除，可能难以起到遮蔽效果；若硅化物遮蔽层的厚度高于60nm，等离子体增强化学气相沉积过程中对应产生的绕镀材料也会偏厚，影响对于硅钝化层生长时的绕镀材料的去除。进一步地，硅化物遮蔽层的厚度为10nm～50nm。更进一步地，硅化物遮蔽层的厚度为10nm～40nm。而通过其他例如热氧化法形成的氧化层或者是磷扩散形成的磷硅玻璃层等则不存在这一问题。
44.在其中一个具体示例中，去除绕镀材料的步骤包括：先去除位于半导体衬底的正面的硅化物遮蔽层的绕镀材料，再在背面被硅化物遮蔽层遮蔽的情况下，去除位于半导体衬底的正面的硅钝化层的绕镀材料。可选地，采用含有氢氟酸的酸液进行处理以去除硅化物遮蔽层的绕镀材料，再转入碱槽中去除硅钝化层的绕镀材料。
45.可以理解，可以控制酸液进行处理的时间和酸液用量等具体工艺，以在基本不破坏硅化物遮蔽层的情况下去除硅化物遮蔽层的绕镀材料；由于硅化物遮蔽层并未被破坏而且硅钝化层的绕镀材料也较少，因此后续也可以通过控制碱槽浸洗的时间或者碱槽中碱的用量来去除硅钝化层的绕镀材料。硅化物遮蔽层可能会一并被去除，或者在后续的制备工艺中另行去除。
46.具体地，本发明中的钝化接触电池可以由如下方式制得。
47.步骤s1，采用碱液对n型硅片表面进行制绒处理并进行清洗。
48.步骤s2，对该n型硅片的正面进行硼扩散处理，利用bcl3在900℃～1050℃扩散形成掺杂层，掺杂层与剩余的n型硅片之间形成pn结。
49.步骤s3，利用链式氢氟酸机台去除硼扩散过程中绕镀至背面的bsg，再采用槽式碱抛机去除背面和边缘pn结，保留正面bsg。由于此过程中仅仅制备了pn结，所以基本无需考虑抛光过程可能对电池本身的结构带来的影响。
50.步骤s4，将该n型硅片转入pecvd设备，在该n型硅片的背面依次沉积隧穿氧化层、非晶硅钝化层和二氧化硅遮蔽层；具体地，在pecvd设备内通入n2o，使该n型硅片背面氧化为一层厚度为1～2nm的隧穿氧化层；再关闭n2o气路，通入sih4、h2和ph3作为第一沉积气体，沉积得到n型非晶硅钝化层；再关闭h2和ph3的气路，重新开启n2o气路，在非晶硅钝化层表面生长一层厚度为10nm～60nm的氧化硅遮蔽层。
51.步骤s5，退火，对该n型硅片进行退火处理，退火气体氛围可以选自氮气或氧气，温度为600℃～1000℃，时间为10min～60min，使得非晶硅钝化层转变为多晶硅钝化层。此过程中先前生长的氧化硅遮蔽层可以起到隔离氧气等杂质气体的作用，避免背面多晶硅钝化层的性质劣化。
52.步骤s6，去绕镀及清洗，先经过链式氢氟酸机和槽式清洗机去除沉积时沉积到正面和侧边的氧化硅绕镀材料；随后转入碱槽中去除位于正面的硅绕镀材料。
53.步骤s7，镀氧化铝、氮化硅等其他功能膜层，并进行丝网印刷和烧结。
54.其中，尽管在介绍时步骤s4中包括依次沉积隧穿氧化层、非晶硅钝化层和二氧化硅遮蔽层，但是由于是在一个沉积腔体中制备的，因此其实际上只相当于是一个制备工序。在沉积完非晶硅钝化层之后，二氧化硅遮蔽层的生长只需要2min以下的时间，对于某些优选的方案，其甚至可以在1min之内就完成。
55.另一方面，相较于传统技术中热扩散或热氧化工艺制备的氧化硅层，该方法制备的氧化硅遮蔽层厚度可控性高，在保护背面硅钝化层不受腐蚀的工艺中，有着更大的工艺窗口。并且本发明中特意将硅化物遮蔽层的制备设置于与硅钝化层在同一腔体内完成，对于硅钝化层来说，其后续的转移、退火和清洗都可以得到保护，不易受到潮湿、脏污和氧化等的影响。再一方面，该氧化硅遮蔽层还能够起到优化掺杂均匀性的作用。
56.为了更易于理解及实现本发明，以下还提供了如下较易实施的、更为具体详细的实施例及对比例作为参考。通过下述具体实施例和对比例的描述及性能结果，本发明的各实施例及其优点也将显而易见。
57.如无特殊说明，以下各实施例所用的原材料皆可从市场上常规购得。
58.另外，在实际制备过程中，各层的实际厚度可能与测试厚度略有出入，但不影响各实施例及对比例的进行。
59.实施例1
60.(1)采用碱液对n型硅片表面进行制绒处理并进行清洗。
61.(2)将该n型硅片转入硼扩散炉，对该n型硅片的正面进行硼扩散处理，利用bcl3在1000℃扩散形成掺杂层，掺杂层与剩余的n型硅片之间形成pn结。
62.(3)利用链式氢氟酸机去除硼扩散过程中绕镀至背面的bsg，再采用槽式碱抛机去除背面和边缘pn结，保留正面bsg。
63.(4)将该n型硅片转入pecvd设备，在该n型硅片的背面依次沉积隧穿氧化层、非晶硅钝化层和二氧化硅遮蔽层；具体地，在pecvd设备内通入n2o，使该n型硅片背面氧化为一层厚度为1～2nm的隧穿氧化层；再关闭n2o气路，通入sih4、h2和ph3作为第一沉积气体，沉积得到n型非晶硅钝化层；再关闭h2和ph3的气路，重新开启n2o气路，在非晶硅钝化层表面生长一层厚度为30nm的氧化硅遮蔽层。
64.(5)对该n型硅片转入退火炉进行退火处理，退火气体氛围可以选自氧气，温度为900℃，时间为60min，使得非晶硅钝化层转变为多晶硅钝化层。
65.(6)去绕镀及清洗，先经过链式氢氟酸机台和槽式清洗机去除沉积时沉积到正面和侧边的氧化硅绕镀材料；随后转入碱槽中去除位于正面的硅绕镀材料。
66.(7)镀氧化铝、氮化硅等其他功能膜层，并进行丝网印刷和烧结。
67.本发明针对pecvd的沉积特点进行了具体的工序设计，由实施例1和对比例1可知，其将原本在lpcvd的工序中需要通过四步工序制备的隧穿氧化层、非晶硅钝化层沉积、磷掺杂及背面氧化硅遮蔽层，合并为在一个pecvd设备内完成，大幅缩短了实际的制备流程和时间，并且沉积每一层之间无需流转，沉积结束再出炉，不会造成中途出炉甚至装卸片导致膜层划伤或污染，钝化性能好，电池效率高。
68.进一步地，实施例1制备的氧化硅遮蔽层耐碱性能良好，在后续碱槽内去除硅绕镀材料时可以耐碱达10min，基本无硅绕镀材料的残留以及刻蚀不良情况，经去除绕镀处理之后电池片的良率高达99.5％以上。并且，在实施例1的工艺过程中，退火前的放置时间可明
显加长，经测试退火前放置16个小时对最终的钝化接触电池成品效率无明显影响。退火的工艺窗口明显加大，退火时间和温度对最终的钝化接触电池成品效率的影响程度有效下降，这可能主要是由于此过程中沉积的氧化硅遮蔽层具有稳定磷掺杂、减轻其受到外界环境影响的作用。
69.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
70.以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。