TOPCon电池生产过程中多晶硅层厚度的判断方法与流程

本发明涉及太阳能电池，尤其涉及一种topcon电池生产过程中多晶硅层厚度的判断方法。

背景技术：

1、topcon（tunnel oxide passivated contact）电池是一种基于选择性载流子原理的新型钝化接触太阳能电池，其电池结构为n型硅衬底电池，首先在电池背面制备一层超薄氧化硅作为隧穿氧化层，然后再沉积一层掺杂硅薄层即多晶硅层，二者共同形成了钝化接触结构，可有效降低表面复合和金属接触复合，为n-pert电池转换效率进一步提升提供了更大的空间。

2、在现有的topcon电池的制备工艺中，多晶硅层的沉积厚度和沉积均匀性对后续的磷掺杂及丝网印刷等工序影响巨大，多晶硅层的厚度在工艺要求范围内且沉积均匀性良好是保证所得topcon电池的高效率和优良率的前提。但由于多晶硅层的颜色与硅片的颜色相同，无法在生产中通过肉眼判断其厚度与均匀性。

3、目前产线监控多晶硅层厚度的方法为：定时从产线抽取沉积完多晶硅层的样片并使用椭偏仪对多晶硅层的厚度及均匀性进行测试。该测试方法虽然准确度较高，但是所需的测试周期较长，而且由于测试炉管和舟的不固定，不能确定未抽取到的样片的多晶硅层厚度和均匀性是否存在问题；而且，由于对多晶硅层厚度和均匀性的监控属于topcon电池制备工艺的中间工序，当该法的测试结果出现异常时，产线可能已经产出大量不合格的半成品，容易造成批量损失；另外，经该方法测试过的样片均不能再次投入使用，只能作为返工片收集后统一处理，但是由于产线数量较多，导致监控抽取的样片数量巨大，从而造成大量损失。

技术实现思路

1、针对以上技术问题，本发明提供一种topcon电池生产过程中多晶硅层厚度的判断方法，该方法提高了多晶硅层厚度和均匀性的检测速度，减少了残次品的产生，节约了生产成本，简便快捷，可用于多种产线工艺。

2、为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

3、本发明提供一种topcon电池生产过程中多晶硅层厚度的判断方法，包括如下步骤：

4、s1、对抛光片实施氮化硅层沉积工艺，得镀膜片；

5、s2、在s1所得镀膜片上镀有氮化硅层的一面依次沉积隧穿氧化层和预设厚度的多晶硅层，得到具有预设多晶硅层厚度的标准片；

6、s3、在topcon电池生产线的监控位置放置s1所得镀膜片作为监控片，并将镀有氮化硅层的一面与生产线中的硅片共同接受隧穿氧化层和多晶硅层的沉积工艺，分别得沉积监控片和沉积硅片；

7、s4、将s3所得沉积监控片的颜色与s2所得标准片的颜色进行比对，通过颜色判断s3所得沉积监控片的多晶硅层的厚度，若所述沉积监控片的颜色与所述标准品的颜色相同，则所述沉积硅片的多晶硅层厚度符合要求，若颜色不同则不符合要求。

8、本发明首先对抛光片实施氮化硅层沉积工艺制备得到镀膜片，镀有氮化硅层的一面经沉积隧穿氧化层和多晶硅层后，所得标准片的该表面会随多晶硅层厚度的不同而呈现不同的、肉眼易识别的颜色。将相同的镀膜片作为监控片放置于产线的监控位置中并与topcon电池生产线上的硅片接受同种沉积工艺，所得沉积监控片和沉积硅片则具有相同厚度的多晶硅层，通过将沉积监控片与预设多晶硅层厚度的标准片进行颜色比对，即可判断沉积监控片的多晶硅层厚度，进而能够判断该生产线所得沉积硅片的多晶硅层的厚度和均匀性，以及各沉积硅片之间多晶硅层的均匀性。该测定方法简单快速，缩短了检测周期，避免了利用椭偏仪对沉积硅片进行测试可能造成的大量不合格产品的产生以及片源的浪费，且本发明提供的监控片将氮化硅层、隧穿氧化层和多晶硅层清洗后可再次使用，节约了生产成本，还可以根据产线工艺的需要灵活调整所需标准片的多晶硅层厚度，测定方法简便易行。

9、结合第一方面，s1中对抛光片的双面或单面实施氮化硅层沉积工艺，以起到钝化和减反射的作用。

10、结合第一方面，s1中所述氮化硅层的厚度为60nm-100nm，此厚度范围的氮化硅膜为蓝色，在沉积预设厚度的隧穿氧化层和多晶硅层后更易呈现出不同的肉眼易识别的颜色。

11、结合第一方面，s1中所述镀膜片存放于氮气或惰性气体氛围中，优选为氮气。

12、结合第一方面，s2中所述多晶硅层的厚度为50nm-150nm，该厚度为生产topcon电池的常用厚度范围。多晶硅层的厚度可以根据电池产品需求或产线要求进行调整，并不局限于本发明提供的厚度范围。

13、结合第一方面，s3中所述监控位置至少包括每管或每批中的开头位置、中间位置和结尾位置，目的在于实现对整管或整批中样片的监控，也可根据实际需要将监控片放置于其他需要监控多晶硅层厚度的位置。

14、结合第一方面，s3中所述监控片的氮化硅层厚度应与其进行颜色比对的所述标准片的氮化硅层厚度保持一致。

15、由于标准片经塑封后可长期保存，而监控片在完成颜色比对后需要进行清洗才可再次投入使用，因此，为了减小氮化硅层的厚度和均匀性对多晶硅层的厚度和均匀性的判断带来的影响，应使所用监控片中氮化硅层的厚度与标准片中氮化硅层的厚度保持一致。

16、本发明的第二方面提供一种topcon电池生产过程中多晶硅层厚度的判断方法在判断topcon电池中多晶硅层均匀性中的应用。

17、本发明提供的测定方法需要使用沉积监控片与标准片进行颜色比对来确定所得沉积硅片的多晶硅层的厚度，通过沉积监控片的颜色可判断沉积是否均匀：比较同一沉积监控片表面不同位置的颜色差异或不同沉积监控片之间的颜色差异。该测定方法极大提高了生产效率，通过肉眼即可辨别颜色差异，简便快捷。

18、结合第二方面，通过比较沉积监控片不同位置的颜色差异可以得知该沉积监控片的多晶硅层是否沉积均匀，进而得知沉积硅片的多晶硅层是否沉积均匀。

19、结合第二方面，通过比较在同管或同批中处于不同位置的沉积监控片的颜色差异可以得知该管或该批所得沉积硅片的多晶硅层是否沉积均匀。

20、本发明提供的topcon电池生产过程中多晶硅层厚度的判断方法，通过在产线中的监控位置放置预先制备的监控片，并使监控片与待沉积的硅片接受共同的沉积工艺，直接将所得沉积监控片与相应的标准片进行颜色比对，即可间接判断出所得沉积硅片的多晶硅层厚度是否满足工艺要求。与现有技术利用椭偏仪测试多晶硅层厚度的方法相比，该判断方法不仅缩短了测试周期，还避免了由于测试结果滞后可能造成大量不合格半成品出现的情况，而且，该判断方法无需使用产线中的硅片，仅利用监控片即可获得结果，所用监控片还可经过清洗后重复利用，大大节约了生产成本。

技术特征：

1.一种topcon电池生产过程中多晶硅层厚度的判断方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的topcon电池生产过程中多晶硅层厚度的判断方法，其特征在于，s1中对抛光片的双面或单面实施氮化硅层沉积工艺。

3.如权利要求1所述的topcon电池生产过程中多晶硅层厚度的判断方法，其特征在于，所述氮化硅层的厚度为60nm-100nm。

4.如权利要求1所述的topcon电池生产过程中多晶硅层厚度的判断方法，其特征在于，s1中所述镀膜片存放于氮气或惰性气体氛围中。

5.如权利要求1所述的topcon电池生产过程中多晶硅层厚度的判断方法，其特征在于，s2中所述多晶硅层的厚度为50nm-150nm。

6.如权利要求1所述的topcon电池生产过程中多晶硅层厚度的判断方法，其特征在于，s3中所述监控位置至少包括每管或每批中的开头位置、中间位置和结尾位置。

7.如权利要求1所述的topcon电池生产过程中多晶硅层厚度的判断方法，其特征在于，s3中所述监控片的氮化硅层厚度与所述标准片的氮化硅层厚度一致。

8.一种权利要求1-6任一项所述的topcon电池生产过程中多晶硅层厚度的判断方法在判断topcon电池中多晶硅层均匀性中的应用。

9.如权利要求8所述的权利要求1-6任一项所述的topcon电池生产过程中多晶硅层厚度的判断方法在判断topcon电池中多晶硅层均匀性中的应用，其特征在于，通过比较沉积监控片不同位置的颜色差异判断沉积硅片的多晶硅层是否沉积均匀。

10.如权利要求8所述的权利要求1-6任一项所述的topcon电池生产过程中多晶硅层厚度的判断方法在判断topcon电池中多晶硅层均匀性中的应用，其特征在于，通过比较在同管或同批中处于不同位置的沉积监控片的颜色差异判断该管或该批所得沉积硅片的多晶硅层是否沉积均匀。

技术总结
本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及TOPCon电池生产过程中多晶硅层厚度的判断方法。本发明利用PECVD工序对抛光片实施氮化硅层沉积工艺，得镀膜片；在镀膜片上依次沉积隧穿氧化层和不同厚度的多晶硅层，得一系列具有不同多晶硅层厚度的标准片；在产线的监控位置放置镀膜片作为监控片，并与产线中的硅片共同接受隧穿氧化层和多晶硅层的沉积工艺，分别得沉积监控片和沉积硅片；将沉积监控片的颜色与标准片的颜色进行比对，判断沉积硅片的多晶硅层的厚度是否满足工艺要求。该判断方法缩短了现有技术利用椭偏仪测试多晶硅层厚度的测试周期，避免了大量不合格半成品的产生，无需抽取产线中的硅片，所用监控片可重复利用。

技术研发人员：李倩,吝占胜,李青娟,王静,张东升,何广川,李志彬,刘新玉,魏双双,冉祖辉,李龙,张煌军,于波,张树骞
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：2024/1/11