CN113488547B - 隧穿氧化层钝化结构及其制作方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隧穿氧化层钝化结构及其制作方法与应用。所述隧穿氧化层钝化结构包括：设置在第一导电类型的硅基底上的氧化物层，所述氧化物层包括超薄氧化铝层；以及，设置在所述氧化物层上的掺杂层，所述掺杂层是第一导电类型或第二导电类型的。本发明提供的TOPCon结构可以应用于制备TOPCon电池正面的发射极，并提高发射极的制备速度，以及还可以应用为TOPCon电池背面的钝化结构，且有效提升电池的耐高温性能，扩大烧结工艺窗口，易于生产线工艺调试，具有广阔应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种光伏电池，具体涉及一种隧穿氧化层钝化结构及其制作方法与应用，属于半导体技术领域。
背景技术
隧穿氧化层钝化接触(Tunnel Oxide Passivated-Contact，Topcon)太阳能电池，是2013年在第28届欧洲PVSEC光伏大会上，德国Fraunhofer太阳能研究所首次提出的一种新型钝化接触太阳能电池结构，旨在改善硅电池背面的钝化。具体地，采用N型硅片，首先在硅片背面生长了一层厚度3nm以下的超薄氧化硅，然后再沉积一层磷掺杂的多晶硅层，二者共同形成钝化接触结构，为电池背面提供良好的界面钝化，最后制备全背面金属电极。该电池最主要的优点是利用TOPCon结构实现了电池背面的全面钝化，避免了金属电极与硅的直接接触，显著降低了复合电流，并且对载流子有选择性收集，这大大提升了开路电压(Voc)和填充因子(FF)。现有Topcon太阳能电池的正面结构与传统太阳能电池差别不大，依然是采用扩散法制PN结，然后沉积表面钝化膜和减反射膜，最后丝网印刷银浆，烧结形成栅线电极。
目前TOPCon电池制作过程中，主要存在以下问题：
(1)硼发射极制作难度大，工艺时间长。N型TOPCon电池需要硅片正面扩硼形成发射极，这在工艺和装备上仍存在不足，因为硼在硅中的扩散系数小，扩散速率慢，常规硼扩散需要3.5-4小时，因此现有的硼扩散速率限制了产能的提升，延长了整个制作流程，降低了生产效率；
(2)在制作过程中，需要经过高温烧结，超薄氧化层容易被破坏，导致电池钝化效果变差。烧结炉内烧结区的灯管一般能提供很高(约1000℃)的温度。硅片经过烧结区时，烧结区温度迅速从500℃迅速升温到900℃左右，具体温度需要根据电极浆料来决定。随着前道工序产能的提升，作为匹配，烧结炉网带的速度也要提高才行，但是过快的带速会减少硅片在高温区停留的时间，减少硅片上获得的热量，不利于金属电极与硅片形成欧姆接触，因此必须提升烧结温度才能保证烧结效果。这就要求电池结构本身必须耐高温才行。然而，现有的TOPCon结构在900℃以上后钝化效果就会下降，导致电池转化效率明显降低。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种隧穿氧化层钝化结构及其制作方法与应用，以克服现有技术中的不足。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
本发明实施例提供了一种隧穿氧化层钝化结构，其包括：
设置在第一导电类型的硅基底上的氧化物层，所述氧化物层包括氧化铝层；以及
设置在所述氧化物层上的掺杂层，所述掺杂层是第一导电类型或第二导电类型的。
在一些实施方式中，所述掺杂层包括掺杂硅化物薄膜，例如B或P掺杂硅化物薄膜。
本发明实施例还提供了一种Topcon太阳能电池结构，包括硅基底，所述硅基底上设置有所述的隧穿氧化层钝化结构。
本发明实施例还提供了一种用于制作太阳能电池发射极的器件结构，其包括：
第一导电类型的硅基底；
设置在所述硅基底上的所述隧穿氧化层钝化结构；以及，
由掺杂层中的部分掺杂原子扩散进入所述硅基底而形成的表面扩散层，所述扩散层、表面扩散层均是第二导电类型的，且所述表面扩散层与硅基底的其余区域形成pn结。
本发明实施例还提供了一种制作所述隧穿氧化层钝化结构的方法，其包括：在第一导电类型的硅基底上依次形成氧化物层、掺杂层的前驱体薄膜，之后在800-1000℃进行退火，至少使所述掺杂层的前驱体薄膜充分晶化形成掺杂层。
在一些实施方式中，所述的制作方法还包括：在形成所述掺杂层的前驱体薄膜之后，再在800-1000℃退火10-90min，使所述掺杂层的前驱体薄膜充分晶化，并激活其中的掺杂原子，且使部分的掺杂原子扩散进入硅基底，在硅基底表层形成表面扩散层，且使所述表面扩散层与硅基底的其余区域形成pn结。
本发明实施例还提供了一种太阳能电池的制作方法，其包括：采用前述的方法在硅基底上制作形成隧穿氧化层钝化结构。
与现有技术相比，本发明以上实施例提供的隧穿氧化层钝化结构可以应用于制备TOPCon电池正面的发射极，并提高发射极的制备速度，以及，还可以应用为TOPCon电池背面的钝化结构，且有效提升电池的耐高温性能，扩大烧结工艺窗口，易于生产线工艺调试，具有广阔应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一典型实施方案中一种TOPCon结构的示意图；
图2是氧化铝-氧化硼的相图；
图3是本发明一典型实施方案中一种太阳能电池正面发射极的制作工艺流程图；
图4是本发明一典型实施方案中一种太阳能电池背面TOPCon结构的示意图；
图5是本发明一典型实施方案中另一种太阳能电池背面TOPCon结构的制作工艺流程图；
图6是本发明实施例1及对照例1所获产品的ECV测试图；
图7是本发明实施例2及对照例2所获产品的钝化效果测试图。
具体实施方式
通过应连同所附图式一起阅读的以下具体实施方式将更完整地理解本发明。本文中揭示本发明的详细实施例；然而，应理解，所揭示的实施例仅具本发明的示范性，本发明可以各种形式来体现。因此，本文中所揭示的特定功能细节不应解释为具有限制性，而是仅解释为权利要求书的基础且解释为用于教示所属领域的技术人员在事实上任何适当详细实施例中以不同方式采用本发明的代表性基础。
除非另外具体陈述，否则术语“包含(include、includes、including)”、“具有(have、has或having)”的使用通常应理解为开放式的且不具限制性。
应理解，各步骤的次序或执行特定动作的次序并非十分重要，只要本发明教示保持可操作即可。此外，可同时进行两个或两个以上步骤或动作。
本发明实施例的一个方面提供的一种隧穿氧化层钝化结构包括：
设置在第一导电类型的硅基底上的氧化物层，所述氧化物层包括氧化铝层；以及
设置在所述氧化物层上的掺杂层，所述掺杂层是第一导电类型或第二导电类型的。
在一些实施方式中，所述氧化物层的厚度在10nm以下，优选为1-10nm，更优选为1-3nm。
在一些实施方式中，所述氧化物层包括氧化硅层和叠设在氧化硅层上的氧化铝层。优选的，其中氧化铝层的厚度为0.5-1nm。
在一些实施方式中，所述掺杂层包括掺杂硅化物薄膜。
在一些实施方式中，所述掺杂层的厚度为10-1000nm。
在一些实施方式中，所述掺杂层是p型的，其中所含p型掺杂原子的激活浓度为1E17cm-3-5E20cm-3。
在一些实施方式中，所述掺杂层所含p型掺杂原子包括硼，且不限于此。
在一些实施方式中，所述硅基底包括n型晶硅衬底。
在一些实施方式中，所述掺杂层是n型的，其中所含n型掺杂原子的激活浓度为1E18cm-3-1E21cm-3。
在一些实施方式中，所述掺杂层所含n型掺杂原子包括磷、砷或锑，且不限于此。
本发明实施例的另一个方面提供的一种Topcon太阳能电池结构包括硅基底，所述硅基底上设置有前述的任一种隧穿氧化层钝化结构。
进一步的，其中氧化物层的厚度为1-3nm。
在一些实施方式中，所述硅基底具有相背对的第一面和第二面，其中第一面设置有所述隧穿氧化层钝化结构，而在第二面设置有发射极，所述发射极包括由掺杂原子在硅基底第二面扩散形成的表面扩散层，所述表面扩散层与硅基底的其余区域形成pn结。
进一步的，所述表面扩散层的方阻为50-200Ω/sq。
本发明实施例的另一个方面提供的一种用于制作太阳能电池发射极的器件结构包括：
第一导电类型的硅基底；
设置在所述硅基底上的所述隧穿氧化层钝化结构；以及，
由掺杂层中的部分掺杂原子扩散进入所述硅基底而形成的表面扩散层，所述扩散层、表面扩散层均是第二导电类型的，且所述表面扩散层与硅基底的其余区域形成pn结；
优选的，其中氧化物层的厚度为1-10nm。
优选的，所述表面扩散层的方阻为50-200Ω/sq。
本发明实施例的另一个方面提供的一种制作所述隧穿氧化层钝化结构的方法包括：在第一导电类型的硅基底上依次形成氧化物层、掺杂层的前驱体薄膜，之后在800-1000℃进行退火，至少使所述掺杂层的前驱体薄膜充分晶化形成掺杂层。
在一些实施方式中，所述的制作方法包括：至少采用氧化法或沉积法在所述硅基底表面形成所述氧化物层，所述氧化法包括湿化学氧化法、高温氧化法、等离子体辅助氧化法或臭氧氧化法，所述沉积法包括原子层沉积法、等离子体辅助原子层沉积法或管式等离子体增强化学气相沉积法。
例如，所述的制作方法包括：采用原子层沉积法(ALD)制作形成氧化铝层。
在一些实施方式中，所述的制作方法包括：至少采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)结合原位掺杂法、低气压化学气相沉积法(LPCVD)结合原位/二次掺杂法、磁控溅射等其它物理气相沉积法(PVD)结合原位/二次掺杂法中的任意一种制备所述掺杂层的前驱体薄膜。
进一步的，在制作所述掺杂层的前驱体薄膜时，前驱气体可以包括硅烷、氢气和相关的掺杂源气体等。
在一些实施方式中，所述的制作方法包括：在形成所述掺杂层的前驱体薄膜之后，再在800-1000℃退火10-90min，使所述掺杂层的前驱体薄膜充分晶化，并激活其中的掺杂原子，且使部分的掺杂原子扩散进入硅基底，在硅基底表层形成表面扩散层，且使所述表面扩散层与硅基底的其余区域形成pn结。
优选的，所述的退火是在含氮和氧的气氛中进行的。
进一步的，所述的制作方法还可以包括：采用湿法腐蚀工艺等将所述掺杂层和氧化物层刻蚀去除。其中，所述湿法腐蚀工艺采用的刻蚀试剂可以为酸性溶液。所述酸性溶液可以包含HF酸等。
在一些实施方式中，所述的制作方法包括：在形成所述掺杂层的前驱体薄膜之后，再在800-1000℃退火10-90min，使所述掺杂层的前驱体薄膜充分晶化，形成所述掺杂层。
本发明实施例的另一个方面提供的一种太阳能电池的制作方法包括：采用前述的任一种方法在硅基底上制作形成隧穿氧化层钝化结构。
在一些实施方式中，所述的制作方法还包括：采用所述的方法在硅基底上制作形成表面扩散层，进而获得发射极。
在本发明的一个较为典型的实施方案中，可以应用所述隧穿氧化层钝化结构(TOPCon)制作太阳能电池正面的发射极。
进一步的，其中的氧化物层可以为单层氧化铝或氧化硅/氧化铝叠层结构，总厚度可以为1-10nm，特别是小于10nm。
进一步的，其中的硅基底可以是N型硅片或晶硅衬底。
进一步的，其中的掺杂层可以为掺杂硅化物薄膜，其所含的掺杂原子可以是硼、砷或锑等，且不限于此。
进一步的，其中的掺杂层厚度可以为10-100nm。
例如，所述隧穿氧化层钝化结构的示意图可以如图1所示。
在该典型实施方式中，一种应用所述隧穿氧化层钝化结构(TOPCon)制作太阳能电池正面的发射极的方法包括：
(1)采用ALD法在N型硅片上制作氧化铝层(AlOx)或氧化铝/氧化硅(AlOx/SiOx)叠层结构；
(2)采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)结合原位掺杂法或采用低气压化学气相沉积法(LPCVD)结合原位/二次掺杂法、磁控溅射等其它物理气相沉积法(PVD)结合原位/二次掺杂法制备掺杂硅化物薄膜作为掺杂层的前驱体。
其中，在制作所述掺杂硅化物薄膜时，前驱气体可以包括硅烷、氢气和相关的掺杂源气体。
进一步的，可以用高温进行退火使得掺杂原子扩散进入硅衬底而形成表面扩散层，快速制备PN结。
进一步的，所述表面扩散层的方阻和掺杂特征包括：方阻范围可以是50-200Ω/sq，能满足常规扩散法制备PN结的要求。
进一步的，可以使用酸性试剂(如含HF酸的溶液)进行刻蚀去除氧化物层、掺杂层，并清洗硅片。
在一个更为具体的实施案例中，参阅图3，一种制作太阳能电池正面的掺硼发射极的工艺流程如下：
①n型晶硅衬底清洗；
②制备一层厚度小于10nm的超薄氧化铝层(或氧化铝/氧化硅叠层结构)；
③用PECVD等薄膜沉积设备在超薄氧化铝层上面制备一层B掺杂的P型多晶硅薄膜；
④在管式炉中，温度800-1000℃下退火10-90min，激活掺杂原子，并使得硼原子扩散进入硅衬底形成PN结；
⑤刻蚀，使用含HF的溶液将B掺杂的多晶硅薄膜和超薄氧化铝层刻蚀掉，快速完成PN结的制备。
在该更为具体的实施案例中，PN结中的掺杂元素是掺杂原子在高温退火时扩散形成的，由于氧化铝的存在，加速了掺杂原子向硅内的扩散速率，缩短了发射极制作时间，具体体现在以下方面：
(1)以掺杂原子为硼为例，氧化铝所带的固定负电荷，吸引B的富集，提高了B在氧化铝层(或氧化铝/氧化硅叠层结构)中的浓度，提高了B在硅中的扩散速率；
(2)更进一步的，请参阅图2，通过相图分析，氧化铝与B的在高温发生反应形成新的相AlBx(x取值可以为2、4、12)，X射线衍射谱(XRD)谱图检测出AlBx为富B相，界面B的浓度显著增加，因此新的相AlBx形成了B的储存库，促进了B在硅中的扩散。
(3)氧化铝层中的负固定电荷导致c-Si中氧化硅/c-Si(SiOx/c-Si)界面附近空穴的积累和电子浓度的降低，从而促进了B的扩散，同时由于氧化铝/氧化硅叠层结构所带负电荷更多，因此双层氧化铝/氧化硅比单层氧化铝效果更显著；
(4)氧化铝在促进B扩散的同时，也可以抑制P扩散，因此可以通过该特性进行扩散速率的调节。
在本发明的另一个较为典型的实施方案中，可以应用所述隧穿氧化层钝化结构(TOPCon)制作太阳能电池背面的钝化结构。
进一步的，其中的氧化物层可以为单层氧化铝或氧化硅/氧化铝叠层结构，总厚度可以为1-3nm，特别是小于3nm。若采用氧化硅/氧化铝叠层结构，则其中氧化铝层的厚度可以为0.5-1nm，例如0.7nm左右。
进一步的，其中的硅基底可以是N型硅片或晶硅衬底。
进一步的，其中的掺杂层可以为掺杂硅化物薄膜，其所含的掺杂原子可以是磷等，且不限于此。
进一步的，其中的掺杂层厚度可以为10-100nm。
例如，所述隧穿氧化层钝化结构的示意图如图4所示。
在该典型实施方式中，一种应用所述隧穿氧化层钝化结构(TOPCon)制作太阳能电池背面钝化结构的方法包括：
(1)采用ALD法在N型硅片上制作氧化铝层或氧化铝/氧化硅叠层结构；
(2)采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)结合原位掺杂法或采用低气压化学气相沉积法(LPCVD)结合原位/二次掺杂法、磁控溅射等其它物理气相沉积法(PVD)结合原位/二次掺杂法制备掺杂硅化物薄膜作为掺杂层的前驱体，进一步用高温进行退火使得该掺杂硅化物薄膜晶化。
其中，在制作所述掺杂硅化物薄膜时，前驱气体可以包括硅烷、氢气和相关的掺杂源气体。
其中，为了载流子的有效收集，氧化物层的厚度小于3nm，掺杂层的厚度为10-1000nm。
在一个更为具体的实施案例中，参阅图5，一种制作太阳能电池背面钝化结构的工艺流程如下：
①n型晶硅衬底清洗；
②制备一层厚度小于3nm的氧化铝/氧化硅叠层结构(或超薄氧化铝层)；
③用PECVD等薄膜沉积设备在氧化铝/氧化硅叠层结构上制备一层P掺杂的N型多晶硅薄膜；
④在管式炉中，温度800-1000℃下退火10-90min，使得硅薄膜充分晶化，作为电池背面钝化层。
在该更为具体的实施案例中，当在TOPCon电池背面采用前述钝化结构时，至少可以产生如下优点：(1)相近的界面缺陷态密度，化学钝化效果较好；(2)更高的固定负电荷，有助于提高场效应钝化；(3)采用ALD方法制备的氧化铝膜结构较为致密，耐高温性能更好，有助于扩大烧结工艺窗口，易于生产线工艺调试。
如下将结合若干实施例及附图对本发明的技术方案进行更为详细的说明。需要指出的是，若非特别说明，则如下实施例中采用的各原材料、化学试剂及设备等均可以通过市场购买等途径获取，而其中诸如清洗、抛光、氧化、PECVD、ALD、退火、湿法腐蚀等操作均可以依据本领域已知的方式实施。
实施例1本实施例提供的一种应用于太阳能电池的硼发射极的制备方法包括：
(1)将N型硅片衬底清洗、双面碱抛光；
(2)采用ALD法等在N型硅片正面制备两种结构的氧化物层，分别是氧化硅/氧化铝叠层结构(其中氧化铝层厚度为0.7nm，氧化硅层厚度为1.2nm)、氧化铝单层结构(厚度为0.7nm)；
(3)在氧化物层上形成作为掺杂层前驱体的掺杂硅化物薄膜，具体地，可以采用PECVD法制备厚度为60-300nm的掺硼硅氧化物薄膜(其中B的激活浓度为1E17cm-3-5E20cm-3)，之后在920℃左右高温退火30min，形成PN结；
(4)退火结束后，采用HF体系溶液去除掺杂层和氧化物层。
对比例1本对比例提供的一种应用于太阳能电池的硼发射极的制备方法包括：
(1)与实施例1的步骤(1)相同；
(2)采用氧化法或PECVD等方法在硅片正面制备氧化硅层，厚度与实施例1中的氧化物层相同；
(3)与实施例1的步骤(3)相同；
(4)与实施例1的步骤(4)相同。
参阅图6是对实施例1中所获的两种产品与对比例1所获的一种产品进行ECV测试的结果，可以看到，采用实施例1的TOPCon结构，即在氧化物层中加入氧化铝层后，扩散的速度明显加快，相同的时间，氧化铝/氧化硅叠层结构下，所获PN结的结深更深，这说明，采用实施例1方法制作TOPCon电池发射极的速度更快，生产效率更高，更适于实际生产。
实施例2本实施例提供的一种应用于太阳能电池的背面隧穿氧化钝化层的制备方法包括：
(1)将N型硅片衬底清洗、双面碱抛光；
(2)采用ALD法等在N型硅片正面制备两种结构的氧化物层，分别是氧化硅/氧化铝叠层结构(其中氧化铝层厚度约0.6nm，氧化硅层厚度约1.1nm)、氧化铝单层结构(厚度约1.6nm)；
(3)在氧化物层上形成作为掺杂层前驱体的掺杂硅化物薄膜，具体地，采用PECVD法制备厚度约280nm的掺磷硅氧化物薄膜(P的激活浓度约1E21cm-3)，之后在820℃-960℃高温退火30min，使得硅化物晶化充分。
对比例2本对比例提供的一种应用于太阳能电池的背面隧穿氧化钝化层的制备方法包括：
(1)与实施例2的步骤(1)相同；
(2)采用氧化法或PECVD等方法在硅片正面制备氧化硅层，厚度与实施例2中的氧化物层相同；
(3)与实施例2的步骤(3)相同。
参阅图7是实施例2中所获两种产品与对比例2所获一种产品的钝化效果测试结果(iVoc数值)，可以看到，可以看到，采用实施例1的TOPCon结构，即在氧化物层中加入氧化铝层后，稳定性明显增强，相同的退火温度(＞900℃)下，对比例2的氧化硅结构的钝化效果下降幅度最大，而氧化铝结构下，钝化效果基本不变，说明利用该结构制作TOPCon电池，可以耐受更高的温度，保持钝化效果基本不变，有效减少电池效率的下降。
实施例3本实施例提供的一种应用于太阳能电池的硼发射极的制备方法包括：
(1)将N型硅片衬底清洗、双面碱抛光；
(2)采用ALD法等在N型硅片正面制备氧化硅/氧化铝叠层结构，其中氧化铝层厚度约0.5nm，氧化硅层厚度约2.5nm；
(3)采用PECVD法在氧化物层上制备厚度为50nm的掺硼硅氧化物薄膜(其中B的激活浓度约5E20cm-3)，之后在1000℃左右高温退火10min，形成PN结；
(4)退火结束后，采用HF体系溶液去除掺杂层和氧化物层。
测试表明，采用本实施例方法制作TOPCon电池发射极的速度、生产效率、所获PN结的结深也均明显优于对比例1。
实施例4本实施例提供的一种应用于太阳能电池的硼发射极的制备方法包括：
(1)将N型硅片衬底清洗、双面碱抛光；
(2)采用ALD法等在N型硅片正面制备氧化铝单层结构，其厚度约2nm；
(3)采用PECVD法在氧化物层上制备厚度约1000nm的掺硼硅氧化物薄膜(其中B的激活浓度约1E17cm-3)，之后在1000℃左右高温退火40min，形成PN结；
(4)退火结束后，采用HF体系溶液去除掺杂层和氧化物层。
测试表明，采用本实施例方法制作TOPCon电池发射极的速度、生产效率、所获PN结的结深也均明显优于对比例1。
实施例5本实施例提供的一种应用于太阳能电池的硼发射极的制备方法包括：
(1)将N型硅片衬底清洗、双面碱抛光；
(2)采用ALD法等在N型硅片正面制备氧化硅/氧化铝叠层结构，其中氧化铝层厚度约1nm，氧化硅层厚度约8nm；
(3)采用PECVD法在氧化物层上制备厚度约10nm的掺硼硅氧化物薄膜(其中B的激活浓度约3E18cm-3)，之后在800℃左右高温退火90min，形成PN结；
(4)退火结束后，采用HF体系溶液去除掺杂层和氧化物层。
测试表明，采用本实施例方法制作TOPCon电池发射极的速度、生产效率、所获PN结的结深稍逊于实施例1、3、4，但明显优于对比例1。
实施例6本实施例提供的一种应用于太阳能电池的背面隧穿氧化钝化层的制备方法包括：
(1)将N型硅片衬底清洗、双面碱抛光；
(2)采用ALD法等在N型硅片正面制备两种结构的氧化物层，分别是氧化硅/氧化铝叠层结构，其中氧化铝层厚度约0.5nm，氧化硅层厚度约1.1nm；
(3)采用PECVD法在氧化物层上制备厚度约50nm的掺磷硅氧化物薄膜(P的激活浓度约1E18cm-3)，之后在880℃高温退火90min，使得硅化物晶化充分。
实施例7本实施例提供的一种应用于太阳能电池的背面隧穿氧化钝化层的制备方法包括：
(1)将N型硅片衬底清洗、双面碱抛光；
(2)采用ALD法等在N型硅片正面制备氧化铝单层结构，其厚度约3nm；
(3)采用PECVD法在氧化物层上制备厚度约50nm的掺砷硅氧化物薄膜(As的激活浓度约2E19cm-3)，之后在940℃高温退火20min，使得硅化物晶化充分。
实施例8本实施例提供的一种应用于太阳能电池的背面隧穿氧化钝化层的制备方法包括：
(1)将N型硅片衬底清洗、双面碱抛光；
(2)采用ALD法等在N型硅片正面制备氧化硅/氧化铝叠层结构，其中氧化铝层厚度约0.8nm，氧化硅层厚度约1.5nm；
(3)采用PECVD法在氧化物层上制备厚度约50nm的掺锑硅氧化物薄膜(Sb的激活浓度约8E19cm-3)，之后在920℃高温退火60min，使得硅化物晶化充分。
应当理解，以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (18)
1.一种用于制作太阳能电池发射极的器件结构，其特征在于包括：
n型硅基底；
设置在所述硅基底上的隧穿氧化层钝化结构，所述隧穿氧化层钝化结构包括氧化物层和设置在所述氧化物层上的掺杂层，所述氧化物层包括氧化硅层和叠设在氧化硅层上的氧化铝层，所述氧化物层的厚度为1-3nm，所述氧化铝层的厚度为0.5-1nm；
以及，由所述掺杂层中的部分掺杂原子扩散进入所述硅基底而形成的表面扩散层，所述掺杂层及表面扩散层均是p型的，且所述表面扩散层与硅基底的其余区域形成pn结。
2.根据权利要求1所述的用于制作太阳能电池发射极的器件结构，其特征在于：所述掺杂层包括掺杂硅化物薄膜。
3.根据权利要求1或2所述的用于制作太阳能电池发射极的器件结构，其特征在于：所述掺杂层的厚度为10-1000nm。
4.根据权利要求2所述的用于制作太阳能电池发射极的器件结构，其特征在于：所述掺杂层所含p型掺杂原子的激活浓度为1E17cm-3-5E20cm-3。
5.根据权利要求4所述的用于制作太阳能电池发射极的器件结构，其特征在于：所述掺杂层所含p型掺杂原子包括硼。
6.根据权利要求1、2、4或5所述的用于制作太阳能电池发射极的器件结构，其特征在于：所述硅基底包括n型晶硅衬底。
7. 根据权利要求1所述的用于制作太阳能电池发射极的器件结构，其特征在于：所述表面扩散层的方阻为50-200 Ω/sq。
8.一种太阳能电池的制作方法，其特征在于包括：
在n型硅基底上依次形成氧化物层、掺杂层的前驱体薄膜，之后在800-1000℃进行退火10-90min，使所述掺杂层的前驱体薄膜充分晶化形成掺杂层，并激活其中的掺杂原子，且使部分的掺杂原子扩散进入硅基底，在硅基底表层形成表面扩散层，且使所述表面扩散层与硅基底的其余区域形成pn结，进而获得发射极；
其中，所述氧化物层包括氧化硅层和叠设在氧化硅层上的氧化铝层，所述氧化物层的厚度为1-3nm，所述氧化铝层的厚度为0.5-1nm，所述掺杂层及表面扩散层均是p型的。
9.如权利要求8所述的制作方法，其特征在于包括：至少采用氧化法或沉积法在所述硅基底表面形成所述氧化物层，所述氧化法包括湿化学氧化法、高温氧化法、等离子体辅助氧化法或臭氧氧化法，所述沉积法包括原子层沉积法、等离子体辅助原子层沉积法或管式等离子体增强化学气相沉积法。
10.如权利要求9所述的制作方法，其特征在于包括：采用原子层沉积法制作形成氧化铝层。
11.如权利要求9所述的制作方法，其特征在于包括：至少采用等离子体增强化学气相沉积结合原位掺杂法、低气压化学气相沉积法结合原位/二次掺杂法、物理气相沉积法结合原位/二次掺杂法中的任意一种制备所述掺杂层的前驱体薄膜。
12.如权利要求8所述的制作方法，其特征在于包括：所述的退火是在含氮和氧的气氛中进行的。
13.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于：所述掺杂层包括掺杂硅化物薄膜。
14.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于：所述掺杂层的厚度为10-1000nm。
15.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于：所述掺杂层所含p型掺杂原子的激活浓度为1E17cm-3-5E20cm-3。
16.根据权利要求15所述的制作方法，其特征在于：所述掺杂层所含p型掺杂原子包括硼。
17.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于：所述硅基底包括n型晶硅衬底。
18. 根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于：所述表面扩散层的方阻为50-200Ω/sq。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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