TOPCon背钝化结构及电池的制作方法

本技术涉及电池，特别涉及一种topcon背钝化结构及电池。

背景技术：

1、太阳能作为一种清洁能源，当前已经应用的越来越广泛。隧穿氧化钝化电池(tunnel oxide passivating contact，topcon)作为新一代太阳能电池，topcon电池技术相比传统的发射极及背面钝化电池(passivated emitter rear cell，perc)主要区别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。由于超薄氧化硅和重掺杂硅薄膜良好的钝化效果使得硅片表面能带产生弯曲，从而形成场钝化效果，电子隧穿的几率大幅增加，接触电阻下降，最终提升转换效率。

2、在现有技术中在n型硅的背面依次往外的膜层包括1nm～1.5nm的隧穿氧化层，15nm～25nm的轻掺含磷多晶硅层，95nm～105nm的重掺含磷多晶硅层，通过沉积一层薄的隧穿氧化硅层用于阻止退火过程中磷扩散进硅基底，导致在匹配退火工艺时，磷存在扩穿的风险，致使电池性能下降。

技术实现思路

1、经过长期生产实践发现，topcon电池性能优良关键在于背钝化结构，现有的背钝化结构在匹配退火工艺时，磷存在扩穿的可能性大，致使电池性能下降，采用poly层减薄工艺优化，存在浆料网板烧结温度匹配难等技术问题。

2、有鉴于此，本实用新型旨在提出一种topcon背钝化结构，所述topcon背钝化结构包括n型硅基底，所述n型硅基底正面依次向外的膜层包括隧穿氧化硅层、含碳的隧穿氧化硅层、第一poly层、轻掺磷poly硅层、重掺磷poly硅层、重掺含磷含碳poly硅层、背面减反层。

3、优选地，所述含碳的隧穿氧化硅层厚度为0.5～1nm。

4、优选地，所述重掺含磷含碳poly硅层厚度为10～20nm。

5、优选地，所述隧穿氧化硅层厚度为1nm～1.5nm。

6、优选地，所述第一poly层包括轻掺磷层或本征poly硅层，厚度为5～20nm。

7、优选地，所述重掺磷poly硅层厚度为40～90nm。

8、优选地，所述第一poly层、所述轻掺磷poly硅层、所述重掺磷poly硅层、所述重掺含磷含碳poly硅层总的厚度为60nm～150nm。

9、优选地，隧穿氧化硅层、含碳的隧穿氧化硅层、第一poly层、轻掺磷poly硅层、重掺磷poly硅层、重掺含磷含碳poly硅层、背面减反层均能够均匀地附着于相邻膜层表面。

10、优选地，所述隧穿氧化硅层、所述含碳的隧穿氧化硅层、所述第一poly层、所述轻掺磷poly硅层、所述重掺磷poly硅层、所述重掺含磷含碳poly硅层、所述背面减反层均能够采用pecvd法沉积制备。

11、本实用新型还公开了一种电池，所述电池包括上述的topcon背钝化结构和topcon背钝化结构固定连接的正背面金属电极。

12、本实用新型提供了一种topcon背钝化结构，背面钝化结构同时在隧穿层和poly层的最外侧层引入碳元素，在隧穿层靠近poly硅层引入含碳氧化硅层，在不减弱氧化硅膜层载流子选择性透过的前提下，经过晶化退火时，可有效阻止磷原子穿过隧穿层进入硅基底；poly硅层在靠近硅基底依次引入本征poly层和轻掺poly层，在经过高温退火时能够起到阻止磷扩散进硅基底；远离硅基底最外侧重掺磷poly层引入碳元素，能够提高poly层的耐高温能力，对后续poly膜层减薄过程中浆料以及烧结温度的匹配提供了更大的工艺窗口；整个背面钝化膜层结构设计，整体结构上能够防止退火过程磷扩散过深的情况，对后道退火工艺窗口也会有更宽的调试空间；背面钝化整体能够使得退火温度逐渐靠近前道硼扩散的温度。

13、本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种topcon背钝化结构，其特征在于，所述topcon背钝化结构包括n型硅基底(4)，所述n型硅基底(4)正面依次向外的膜层包括隧穿氧化硅层(5)、含碳的隧穿氧化硅层(10)、第一poly层(6)、轻掺磷poly硅层(11)、重掺磷poly硅层(7)、重掺含磷含碳poly硅层(12)、背面减反层(8)。

2.根据权利要求1所述的topcon背钝化结构，其特征在于，所述含碳的隧穿氧化硅层(10)厚度为0.5～1nm。

3.根据权利要求1所述的topcon背钝化结构，其特征在于，所述重掺含磷含碳poly硅层(12)厚度为10～20nm。

4.根据权利要求1所述的topcon背钝化结构，其特征在于，所述隧穿氧化硅层(5)厚度为1nm～1.5nm。

5.根据权利要求1所述的topcon背钝化结构，其特征在于，所述第一poly层(6)包括轻掺磷层或本征poly硅层，厚度为5～20nm。

6.根据权利要求1所述的topcon背钝化结构，其特征在于，所述重掺磷poly硅层(7)厚度为40～90nm。

7.根据权利要求1所述的topcon背钝化结构，其特征在于，所述第一poly层(6)、所述轻掺磷poly硅层(11)、所述重掺磷poly硅层(7)、所述重掺含磷含碳poly硅层(12)总的厚度为60nm～150nm。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的topcon背钝化结构，其特征在于，隧穿氧化硅层(5)、含碳的隧穿氧化硅层(10)、第一poly层(6)、轻掺磷poly硅层(11)、重掺磷poly硅层(7)、重掺含磷含碳poly硅层(12)、背面减反层(8)均能够均匀地附着于相邻膜层表面。

9.根据权利要求8所述的topcon背钝化结构，其特征在于，所述隧穿氧化硅层(5)、所述含碳的隧穿氧化硅层(10)、所述第一poly层(6)、所述轻掺磷poly硅层(11)、所述重掺磷poly硅层(7)、所述重掺含磷含碳poly硅层(12)、所述背面减反层(8)均能够采用pecvd法沉积制备。

10.一种电池，其特征在于，所述电池包括权利要求1-9任意一项所述的topcon背钝化结构和与topcon背钝化结构固定连接的正背面金属电极(9)。

技术总结
本技术涉及电池技术领域，提供一种TOPCon背钝化结构，背面钝化结构同时在隧穿层和poly层的最外侧层引入碳元素，在不减弱氧化硅膜层载流子选择性透过的前提下，经过晶化退火时，可有效阻止磷原子穿过隧穿层进入硅基底；poly硅层在靠近硅基底依次引入本征poly层和轻掺poly层，在经过高温退火时能够起到阻止磷扩散进硅基底；能够提高poly层的耐高温能力，对后续poly膜层减薄过程中浆料以及烧结温度的匹配提供了更大的工艺窗口；整体结构上能够防止退火过程磷扩散过深的情况，对后道退火工艺窗口也会有更宽的调试空间；背面钝化整体能够使得退火温度逐渐靠近前道硼扩散的温度。

技术研发人员：李荆鹏,韩璐,孙翔,向昱任
受保护的技术使用者：比亚迪股份有限公司
技术研发日：20221229
技术公布日：2024/1/12