CN114335250B - 一种钝化接触结构的制备方法及应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种钝化接触结构的制备方法及应用方法；其制备方法包括：对硅衬底进行微结构形貌处理；制备隧穿氧化层；使用中间为空心的第一载板装载硅衬底，再采用PVD法以向上沉积方式在隧穿氧化层的表面沉积第一掺杂非晶硅层；再使用图案化镂空的第二载板装载并掩盖第一掺杂非晶硅层的局部表面，然后采用PVD法以向上沉积方式在第一掺杂非晶硅层的表面选择性沉积第二掺杂非晶硅层；再经高温处理后，在仅沉积第一掺杂非晶硅层的区域形成第一掺杂区，并在沉积第一掺杂非晶硅层和第二掺杂非晶硅层的区域形成第二掺杂区；进而制得具有选择性厚度和掺杂浓度的多晶硅的钝化接触结构，且该制备方法能使钝化接触结构的制备更方便、更精准、更高效。

Description

一种钝化接触结构的制备方法及应用方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种钝化接触结构的制备方法及应用方法。

背景技术

TOPCon电池结构是一种新型、高效的钝化接触电池结构，其核心结构为1～2nm的隧穿氧化硅叠加一定厚度的重磷或者硼原子掺杂多晶硅的膜层结构。其中，双面TOPCon电池的正背面均印刷细栅型图案化电极，背面电极的实现方式一般为印刷浆料并高温烧结的方式。然而，浆料在高温烧结时会烧穿电池表面的常用钝化层(如氮化硅膜)并破坏重掺杂多晶硅层，而当重掺杂多晶硅较薄时，浆料会烧穿多晶硅和隧穿氧化硅直接与硅衬底接触，这会极大增加印刷电极区域的金属复合，从而导致印刷电极区域的钝化性能下降，进而导致电池的开路电压降低，同时还会导致其接触电阻率的增加，从而导致电池的串联电阻增加和填充因子的降低，进而降低电池效率。而增加重掺杂多晶硅的厚度可以有效的降低浆料在高温烧结时烧穿重掺杂多晶硅的几率，同时掺杂浓度越高可以进一步抑制金属复合并对减小接触电阻有促进作用。因此，印刷电极区域需要更厚、掺杂浓度更高的多晶硅层。

而非印刷电极区域对多晶硅的要求有所不用，原因在于掺杂多晶硅对长波段光存在自由载流子吸收损失；非印刷区域的多晶硅厚度越大、掺杂浓度越高，自由载流子吸收损失越大，短路电流损失就越大，导致电池效率降低。因此，为满足钝化性能需求、并提高电池效率，印刷电极区域需要更厚、掺杂浓度更高的多晶硅层，同时非印刷电极区域的多晶硅需要尽可能的薄同时掺杂浓度低。因此，面对如何实现TOPCon钝化接触电池结构的印刷电极区域沉积较厚的高掺杂多晶硅，而非印刷电极区域沉积较薄的轻掺杂多晶硅厚度这一技术难题，现有技术提出了如下方法：

如常州天合光能有限公司提供了公开号为CN106449800A的一种选择性多晶硅薄膜的钝化接触结构及其制备方法；其特点在于先整面沉积较厚的掺杂多晶硅层，然后在拟印刷电极区域覆盖一层掩膜，然后通过化学刻蚀的方式将无掩膜区域的多晶硅厚度减薄。该方法的缺点在于：1.步骤复杂，需要印刷掩膜同时还要增加湿法刻蚀步骤；2.通过化学刻蚀的方法，拟印刷电极区域和非印刷电极区域的多晶硅掺杂浓度相同，无法通过此法实现掺杂浓度的差异化。

又如三江学院提供了公开号为CN112736159 A的一种选择性多晶硅厚度与掺杂浓度电池结构的制备方法；其特点在于先使用PECVD(Plasma Enhanced Chemical VaporDeposition，等离子体增强化学的气相沉积)法沉积一层厚度较薄，掺杂剂量较低的非晶硅薄膜，然后采用掩膜版盖在非晶硅薄膜上，掩膜版镂空区域与拟印刷电极区域重合，采用PECVD法继续在掩膜版镂空区域沉积一层较厚的非晶硅薄膜，然后整体高温退火，使非晶硅转变成多晶硅。该方法的缺点在于：1.PECVD法制备原位掺杂的非晶硅膜时，非晶硅膜的厚度增加容易导致爆膜效应，进而导致其钝化性能急剧变差，且爆膜处的多晶硅易脱落，也即，PECVD方法不适合沉积较厚的非晶硅；2.需添加掩膜版同时，还需将掩膜版固定在电池片的对应位置，工序繁琐；3.在采用掩膜版盖住非晶硅薄膜再次沉积非晶硅时，当掩膜版与电池片贴合不紧密时，采用PECVD法二次沉积的非晶硅的沉积范围会明显大于镂空区域范围，掩膜精准性较差；4.PECVD法制备原位掺杂非晶硅无法避免非晶硅膜绕镀的产生，还需要额外的去绕镀工序。

发明内容

本发明的目的之一在于克服现有技术的不足，提供一种钝化接触结构的制备方法，该制备方法不仅能制得具有选择性厚度和掺杂浓度的多晶硅的钝化接触结构，还能使该钝化接触结构的制备更方便、更精准、更高效。

本发明的目的之二在于克服现有技术的不足，提供一种钝化接触结构在太阳能电池中的应用方法，也即将上述制备方法所制得的具有选择性厚度和掺杂浓度的多晶硅的钝化接触结构进一步制备成太阳能电池，以同时实现开路电压、填充因子和短路电流的提升，进而提升电池效率。

基于此，1、一种钝化接触结构的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

步骤S1，对硅衬底进行微结构形貌处理；

步骤S2，再在硅衬底的表面制备隧穿氧化层；

步骤S3，使用中间为空心的第一载板装载所述硅衬底，使隧穿氧化层的表面朝向第一载板的空心区域，再采用PVD法以向上沉积方式在所述隧穿氧化层的表面沉积第一掺杂非晶硅层；

步骤S4，使用图案化镂空的第二载板装载所述硅衬底，且所述第一掺杂非晶硅层朝下，以使所述第二载板局部掩盖第一掺杂非晶硅层的表面，再采用PVD法以向上沉积方式在第二载板的图案化镂空区域对应的第一掺杂非晶硅层的表面选择性沉积第二掺杂非晶硅层；

步骤S5，再对沉积后的硅衬底进行高温处理，以使所述第一掺杂非晶硅层和第二掺杂非晶硅层的非晶硅晶化成多晶硅，并使掺杂原子进行扩散，以在仅沉积第一掺杂非晶硅层的区域形成第一掺杂区，并在沉积第一掺杂非晶硅层和第二掺杂非晶硅层的区域形成第二掺杂区。

以上步骤S3和步骤S4中，采用PVD法沉积时使用向上沉积方式，借助沉积的非晶硅的重力作用可以有效防止非晶硅沉积至硅衬底的边缘，即便沉积更厚的非晶硅也不会产生绕镀，并可以减少电池漏电；而且，PVD法向上沉积时，硅衬底的正面无需任何掩膜工序。

优选地，所述步骤S3和步骤S4中，所述PVD法为磁控溅射法、电子束蒸发法或热蒸镀法。

进一步优选地，所述步骤S3和步骤S4中，所述PVD法为磁控溅射法。

优选地，为制备出以下限定的第一掺杂区的多晶硅的厚度和掺杂浓度，采用磁控溅射法时，所述步骤S3中，磁控溅射法的制备条件为：安装本征硅靶材，以氩气为保护气，以含掺杂原子的气体或靶材为掺杂源，反应气压为0.2～1Pa，反应温度为150～350℃，反应时间为0.5～30min，掺杂源与氩气比例为3～20％。

优选地，为制备出以下限定的第二掺杂区的多晶硅的厚度和掺杂浓度，采用磁控溅射法时，所述步骤S4中，磁控溅射法的制备条件为：安装本征硅靶材，以氩气为保护气，以含掺杂原子的气体或靶材为掺杂源，反应气压为0.2～1Pa，反应温度为150～350℃，反应时间为1～30min，掺杂源与氩气比例为3～30％。

以上步骤S3和步骤S4的磁控溅射法的制备条件，能使第一掺杂区与第二掺杂区的多晶硅的厚度和掺杂浓度的可调控范围更大，进而能使第一掺杂区多晶硅的厚度和掺杂浓度与第二掺杂区多晶硅的厚度和掺杂浓度的差异化更大。

优选地，所述第一载板与第二载板的长度和宽度大小一致，且第一载板的空心区域与第二载板的图案化镂空区域的长度和宽度大小一致；这样，沉积前无需进行掩膜对准，能实现自对准，具有对准性好的优势。所述第一载板与第二载板的材质为碳纤维或石墨。

优选地，所述第二载板的图案化镂空区域设置有依次排布的多个开口，开口个数为50～300个、宽度为20～200μm。

优选地，所述第一掺杂区的多晶硅的厚度为20～100nm，掺杂浓度为1E19～2E20.cm^-3；所述第二掺杂区的多晶硅的厚度为50～200nm，掺杂浓度为5E19～8E20.cm^-3。

优选地，所述第一掺杂区的多晶硅的厚度和掺杂浓度均小于第二掺杂区的多晶硅的厚度和掺杂浓度，且第二掺杂区与拟印刷电极区域一致，使得拟印刷电极区域的非晶硅(也即晶化后的多晶硅)更厚、掺杂浓度更高。

本发明还公开了一种钝化接触结构在太阳能电池中的应用方法，所述钝化接触结构为采用上述的一种钝化接触结构的制备方法制得，其应用步骤包括：

步骤S6，在所述钝化接触结构的表面制备钝化层；

步骤S7，在所述第二掺杂区对应的钝化层的表面印刷电极浆料，再经高温烧结，以形成接触第二掺杂区的金属电极，即得所述太阳能电池。

与现有技术相比，本发明至少包括以下有益效果：

该制备方法通过PVD法结合中间空心的第一载板及图案化镂空的第二载板，进行二次沉积非晶硅，经高温处理后，能实现选择性厚度和掺杂浓度的多晶硅沉积，进而得到具有选择性厚度和掺杂浓度的多晶硅的钝化接触结构；也即该钝化接触结构中，第二掺杂区(对应拟印刷电极区域)能沉积较厚的高掺杂的多晶硅，而第一掺杂区(对应非印刷电极区域)能沉积较薄的轻掺杂的多晶硅；这样，较厚的印刷电极区域的高掺杂多晶硅可减少金属复合和接触电阻率，而较薄的非印刷电极区域的低掺杂浓度的多晶硅可减少红外寄生吸收损失。因而该钝化接触结构可同时实现开路电压、填充因子和短路电流的提升，进而应用至太阳能电池中能有效提升电池效率。

而且，(1)本发明的PVD法结合中间空心的第一载板及图案化镂空的第二载板的二次沉积方法(以下简称PVD法)相比现有PECVD法结合掩模版的二次沉积方法(以下简称PECVD法)，有更好的沉积方向性，沉积精准性更高；(2)再结合向上沉积方式可以有效防止硅衬底边缘沉积，即便沉积更厚的非晶硅也不会产生绕镀，因而减小电池漏电风险，因此本发明相比现有技术具有无绕镀和漏电低的优势，能省略去除绕镀的工序，制备更方便；(3)且向上沉积方式可以实现第二次沉积使用的载板既可以承载硅片样品，也可以作为沉积第二次局部非晶硅层的掩膜版，相比PECVD法以及向下沉积PVD法无需增加额外掩膜版，因此本发明相比现有技术具有工艺更加简单的优势；(4)另外，向上沉积方式的PVD法相比向下沉积方式可以避免沉积过程中靶材及周围环境掉落的杂质对衬底表面沉积非晶硅层的污染，因此本发明具有沉积非晶硅薄膜洁净度高、杂质少的优势；(5)最后，该制备方法还能沉积更厚的非晶硅层而不发生爆膜，故而其制备更高效，所得更厚多晶硅的钝化性能和稳定性更好，因此本发明相比现有技术还有稳定性高、工艺窗口大的优势。

附图说明

图1为本发明的一种钝化接触结构的制备方法中硅衬底经步骤(1)后的结构示意图。

图2为本发明的一种钝化接触结构的制备方法中硅衬底经步骤(2)后的结构示意图。

图3为本发明的一种钝化接触结构的制备方法中硅衬底经步骤(3)后的结构示意图。

图4为本发明的一种钝化接触结构的制备方法中硅衬底经步骤(4)后的结构示意图。

图5为本发明的一种钝化接触结构的应用方法中硅衬底经步骤(5)后的结构示意图。

图6为本发明的一种钝化接触结构的应用方法中硅衬底经步骤(6)后的结构示意图。

图7为本发明的一种钝化接触结构的制备方法中第一载板的结构示意图。

图8为本发明的一种钝化接触结构的制备方法中第二载板的结构示意图。

图9为对比例1的一种钝化接触结构的制备方法中沉积160nm的非晶硅后的爆膜情况。

附图标号说明：硅衬底1；隧穿氧化层2；第一掺杂非晶硅层3；第二掺杂非晶硅层4；钝化层5；金属电极6；第一载板7；空心区域71；第二载板8；图案化镂空区域81。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

本实施例提供了一种钝化接触结构的制备方法，参照图1-8，包括以下制备步骤：

(1)对硅衬底1的背面进行微结构形貌处理后，再清洗硅衬底1。

步骤(1)中，微结构形貌处理包括碱溶液制绒处理、酸溶液刻蚀处理和碱溶液抛光处理中的至少一种。

(2)在经步骤(1)处理后的硅衬底1的背面制备隧穿氧化层2。

步骤(2)中，隧穿氧化层2的制备方法包括臭氧氧化法、硝酸氧化法、臭氧水氧化法、热氧化法或PECVD原位氧化法。隧穿氧化层2的厚度≤2nm。

(3)一次沉积：使用中间为空心的第一载板7装载硅衬底1，且隧穿氧化层2的背面朝向第一载板7的空心区域71，再采用PVD(Physical Vapor Deposition，物理气相沉积)法以向上沉积方式在隧穿氧化层2的整个背面沉积第一掺杂非晶硅层3。

步骤(3)中，第一载板7的材质为碳纤维或石墨；PVD法包括磁控溅射法、电子束蒸发法或热蒸镀法，优选为磁控溅射法。

具体地，在反应腔下方安装本征硅靶材，在本征硅靶材的上方用中间为空心的第一载板7装载硅衬底1，且使隧穿氧化层2的背面朝下，以确保沉积方向向上；然后，在氩气氛围中，调整反应气压为0.2～1Pa，通入含掺杂原子的气体(如磷烷或氟化硼气体)或者安装含掺杂原子的靶材(如掺杂磷或磷的靶材)，反应温度为150～350℃，使掺杂源与氩气的比例为3～20％，反应时间为0.5～30min，制得沉积厚度为20～100nm的第一掺杂非晶硅层3。

(4)二次沉积：使用图案化镂空的第二载板8装载硅衬底1，且第一掺杂非晶硅层3朝向第二载板8，以使第二载板8局部掩盖第一掺杂非晶硅层3的表面，再采用PVD法以向上沉积方式在第二载板8的图案化镂空区域81对应的第一掺杂非晶硅层3的背面选择性沉积第二掺杂非晶硅层4。

步骤(4)中，第二载板8的材质为碳纤维或石墨；PVD法包括磁控溅射法、电子束蒸发法或热蒸镀法，优选为磁控溅射法。

具体地，在反应腔下方安装本征硅靶材，在本征硅靶材的上方用图案化镂空的第二载板8装载硅衬底1，且使第一掺杂非晶硅层3的背面朝下，以确保沉积方向向上；然后，在氩气氛围中，调整反应气压为0.2～1Pa，通入含掺杂原子的气体(如磷烷或氟化硼气体)或者安装含掺杂原子的靶材(如掺杂磷或磷的靶材)，使掺杂源与氩气的比例为3～30％，反应温度为150～350℃，反应时间为1～30min，制得沉积厚度为50～200nm的第二掺杂非晶硅层4。第二载板8的镂空区域即为拟印刷电极区域；第二载板8的图案化镂空区域81设置有依次排布的多个开口，开口的个数为50～300个、宽度为20～200μm。

该制备方法在采用PVD法时使用向上沉积方式，借助沉积的非晶硅的重力作用可以有效防止非晶硅沉积至硅衬底1的边缘，即便沉积更厚的非晶硅也不会产生绕镀，并可以减少电池漏电。

(5)将经步骤(4)处理后的硅衬底1进行高温退火处理，以使第一掺杂非晶硅层3和第二掺杂非晶硅层4的非晶硅经高温晶化转变为多晶硅，同时使掺杂原子在高温下被激活而进行扩散，进而在仅沉积有第一掺杂非晶硅层3的区域形成第一掺杂区，并在同时沉积有第一掺杂非晶硅层3和第二掺杂非晶硅层4的区域形成第二掺杂区。

具体地，步骤(5)中，高温退火处理包括管式炉高温退火或红外加热高温的退火；退火温度为800～1000℃，退火时间为5～120min。退火后，第一掺杂区的多晶硅的厚度为20～100nm、掺杂浓度为1E19～2E20.cm^-3，第二掺杂区的多晶硅的厚度为50～200nm、掺杂浓度为5E19～8E20.cm^-3，且第一掺杂区对应非印刷电极区域，而第二掺杂区对应拟印刷电极区域，即得沉积有选择性厚度和掺杂浓度的多晶硅的钝化接触结构。

基于向上沉积的PVD法先使用中间空心的第一载板7在隧穿氧化层2的整面沉积一层厚度较低、掺杂浓度较低的非晶硅(即第一掺杂非晶硅层3)，然后基于向上沉积的PVD法配合图案化镂空的第二载板8在已沉积非晶硅的表面进行第二次沉积，以选择性沉积一层非晶硅(即第二掺杂非晶硅层4)，经二次沉积后，使得拟印刷电极区域(即第二掺杂区)的非晶硅更厚、掺杂浓度更高。

本实施例还提供了上述方法制备的一种钝化接触结构在太阳能电池中的应用方法，其应用步骤如下：

(6)在步骤(5)制备的钝化接触结构的整个背面沉积钝化层5。

步骤(6)中，钝化层5的材质为氮化硅、氮氧化硅和氧化铝中的一种或多种膜层的组合，钝化层5的厚度为60～100nm。

(7)在第二掺杂区对应的钝化层5的背面印刷电极浆料，再经高温烧结，以形成接触第二掺杂区的金属电极6。

步骤(7)中，印刷电极浆料的方式为丝网印刷，电极浆料为银浆、铝浆或银铝浆；烧结峰值温度为800～950℃。

该制备方法通过PVD法结合中间空心的第一载板7及图案化镂空的第二载板8，进行二次沉积非晶硅，从而经高温处理后，能实现选择性厚度和掺杂浓度的多晶硅沉积，进而得到具有选择性厚度和掺杂浓度的多晶硅的钝化接触结构；也即，该钝化接触结构中，拟印刷电极区域沉积较厚的高掺杂的多晶硅，而非印刷电极区域沉积较薄的轻掺杂的多晶硅；这样，较厚的印刷电极区域的高掺杂多晶硅可减少金属复合和接触电阻率，而较薄的非印刷电极区域的低掺杂浓度的多晶硅可减少红外寄生吸收损失；因而该钝化接触结构可同时实现开路电压、填充因子和短路电流的提升，进而应用至太阳能电池中能有效提升电池效率。

而且，在制备具有选择性厚度和掺杂浓度的多晶硅的钝化接触结构的过程中，该制备方法不会产生绕镀，无需去除绕镀工序，能简化制备工序，故而制备更方便；且该制备方法有更好的沉积方向性，沉积精准性更高；还能沉积更厚的非晶硅层而不发生爆膜，故而其制备更高效，所得更厚多晶硅的钝化性能和稳定性更好，因此本发明相比现有技术还有稳定性高、工艺窗口大的优势。

实施例2

本实施例提供的一种钝化接触结构的制备方法，其制备步骤参照实施例1，具体如下：

(1)对硅衬底1的背面进行抛光处理，以在硅衬底1的背面形成平坦的表面结构，其结构如图1所示。

其中，硅衬底1为N型单晶硅片，N型单晶硅片的厚度为160μm、电阻率为0.5～1.5Ωcm、尺寸为182mm×182mm。

具体地，采用加热的NaOH溶液对硅衬底1的背面进行抛光处理，抛光减重0.3～0.4g，以在硅衬底1的背面形成平坦的表面结构。

(2)采用等离子体增强N₂O氧化法在经抛光处理后的硅衬底1的背面制备一层超薄隧穿氧化层2，其结构如图2所示。

其中，等离子体增强N₂O氧化法的制备条件为：在PECVD反应腔中通入一定流量的N₂O气体，其反应压强为100pa、反应温度为350℃、反应时间为100s；制备的隧穿氧化层2的厚度为1～1.5nm。

(3)采用磁控溅射法在隧穿氧化层2的整个背面沉积一层第一掺杂非晶硅层3，其结构如图3所示。

具体地，在反应腔下方固定本征硅靶材，在本征硅靶材的上方使用中间为空心的第一载板7装载硅衬底1，且使隧穿氧化层2的背面朝下，以使溅射沉积方向向上，并保持硅衬底1与本征硅靶材之间的距离为20cm；然后，在氩气氛围中，调整反应气压为0.4Pa，通入磷烷气体，控制磷烷与氩气的比例为3％，反应温度为200℃，反应时间为1min，制得沉积厚度为30～50nm的第一掺杂非晶硅层3。其中，中间为空心的第一载板7的结构如图7所示。

(4)采用磁控溅射法结合图案化镂空的第二载板8，在第二载板8的图案化镂空区域81对应的第一掺杂非晶硅层3的背面选择性沉积第二掺杂非晶硅层4，其结构如图4所示。

具体地，在反应腔中下方固定本征硅靶材，在本征硅靶材的上方使用图案化镂空的第二载板8装载硅衬底1，使第一掺杂非晶硅层3的背面朝下，以使溅射沉积方向向上，并保持硅衬底1与本征硅靶材之间的距离为20cm；然后，在氩气氛围中，调整反应气压为0.4Pa，通入磷烷气体，控制磷烷与氩气的比例为10％，工艺温度为200℃，反应时间为3min。第二掺杂非晶硅层4的沉积厚度为100～150nm。其中，第二载板8的图案化镂空区域81设置有依次排布的多个矩形开口，开口的个数为148个、宽度为30μm，其结构如图8所示。

(5)将经步骤(4)处理后的硅衬底1进行高温退火处理，以使第一掺杂非晶硅层3和第二掺杂非晶硅层4的非晶硅经高温晶化转变为多晶硅，同时使掺杂原子在高温下被激活而进行扩散，进而在仅沉积有第一掺杂非晶硅层3的区域形成第一掺杂区，并在同时沉积有第一掺杂非晶硅层3和第二掺杂非晶硅层4的区域形成第二掺杂区。

具体地，将硅衬底1放置在石英舟中，再将石英舟推入管式退火炉中进行高温退火，退火温度820～850℃、退火时间100～120min。退火后，第一掺杂区的多晶硅中磷掺杂浓度为1～1.5E20.cm^-3、且第一掺杂区的多晶硅厚度为30～50nm，第二掺杂区的多晶硅中磷掺杂浓度为2～5E20cm^-3、且第二掺杂区的多晶硅厚度为100～150nm；如此，第一掺杂区的多晶硅厚度和掺杂浓度均小于第二掺杂区的多晶硅厚度和掺杂浓度，且第一掺杂区对应非印刷电极区域，而第二掺杂区对应拟印刷电极区域，即得沉积有选择性厚度和掺杂浓度的多晶硅的钝化接触结构，如图4所示。

本实施例还提供了上述方法制备的一种钝化接触结构在太阳能电池中的应用方法，其应用步骤如下：

(6)在步骤(5)制备的钝化接触结构的整个背面沉积钝化层5，其结构如图5所示。其中，该钝化层5的材质为氮化硅；钝化层5采用PECVD法制备，其厚度在80～100nm，折射率在2.1～2.3。

(7)在第二掺杂区对应的钝化层5的背面印刷银浆，再进行高温烧结，以形成接触第二掺杂区的金属电极6，其结构如图6所示。其中，银浆采用丝网印刷方式进行印刷；银浆的烧结温度为800～900℃。

对比例1

对比例1提供了一种基于PECVD法制备钝化接触结构的方法，其制备步骤参照实施例2，其与实施例2的区别在于：

步骤(3)中，采用管式PECVD法在隧穿氧化层2的整个背面沉积一层第一掺杂非晶硅层3。其中，为制得沉积厚度为30～50nm的第一掺杂非晶硅层3，PECVD法的沉积条件为：沉积温度280℃，沉积压强150pa，射频功率13000W，硅烷流量1000sccm，磷烷流量控制在300～400sccm，氢气流量2000sccm，沉积时间控制在3～5min。

步骤(4)中，采用PECVD法结合图案化镂空的掩模版(掩模版的图案化镂空区域与第二载板8的图案化镂空区域81一致)，在掩模版的图案化镂空区域81对应的第一掺杂非晶硅层3的背面选择性沉积第二掺杂非晶硅层4。其中，为制得沉积厚度为100～150nm的第二掺杂非晶硅层4，PECVD法的沉积条件为：沉积温度280℃，沉积压强在150pa，射频功率13000W，硅烷流量1000sccm，磷烷流量控制在500～600sccm，氢气流量2000sccm，沉积时间控制在10～15min。

在步骤(4)之后，还需包括去除硅衬底1的正面绕镀的非晶硅的步骤；具体为：采用单面清洗方式，使用链式清洗机将硅衬底1的正面朝下并漂浮在HF和HNO₃的混合溶液中，以使HF和HNO₃的混合溶液腐蚀其正面的绕镀的非晶硅，并保持硅衬底1的正面的金字塔形貌不被破坏，同时硅衬底1的背面朝上并喷洒形成一层水膜，以防HF和HNO₃的混合溶液腐蚀其背面的非晶硅；如此，去除绕镀的非晶硅。

在去除绕镀的非晶硅之后，参照实施例2的步骤(5)，对硅衬底1进行高温退火处理，以在仅沉积有第一掺杂非晶硅层3的区域形成第一掺杂区，并在同时沉积有第一掺杂非晶硅层3和第二掺杂非晶硅层4的区域形成第二掺杂区；该第一掺杂区的多晶硅厚度为30～50nm，此时第一掺杂区的多晶硅中的磷掺杂浓度在0.9～1.2E20.cm^-3，且第二掺杂区的多晶硅厚度为100～150nm，此时第二掺杂区的多晶硅中的磷掺杂浓度在1.7～4E20.cm^-3，即得对比例1的钝化接触结构。

性能测试

1、测试了实施例2与对比例1的制备方法中依次经步骤(3)和步骤(4)的二次沉积后的第二掺杂区的非晶硅沉积厚度及不同沉积厚度下的非晶硅经高温退火处理后所得多晶硅的爆膜情况，其测试结果如下表1所示。其中，若没有特殊说明，非晶硅的沉积厚度即为经高温退火处理后所得多晶硅的厚度，第二掺杂区的非晶硅的沉积厚度为第一掺杂非晶硅层3和第二掺杂非晶硅层4的厚度之和。

表1

参见表1和图9可知，对比例1结合PECVD法进行二次沉积的第二掺杂区的非晶硅的沉积厚度达130nm以上，则高温晶化后所得多晶硅即会出现爆膜情况；经测试发现，实施例2结合磁控溅射法进行二次沉积的第二掺杂区的非晶硅的沉积厚度达200nm，甚至300nm，高温晶化后所得多晶硅均不会出现爆膜情况。因此，实施例2的钝化接触结构的制备方法在沉积较厚的非晶硅上具有明显优势。

2、对实施例2和对比例1的制备方法中依次经步骤(3)和步骤(4)的二次沉积后的第二掺杂区的非晶硅的绕镀情况进行检测，其检测结果如下表2所示。

表2

参见表2可知，对比例1结合PECVD法进行二次沉积的第二掺杂区的非晶硅的绕镀情况随着非晶硅的沉积厚度的增加而加剧；而实施例2结合磁控溅射法进行二次沉积的第二掺杂区的非晶硅则不产生绕镀，进而无需去除绕镀的非晶硅的工序，工序更简单。

3、对实施例2和对比例1的制备方法中经步骤(4)的选择性沉积所得的第二掺杂非晶硅层4的栅线宽度进行检测，其检测结果如下表3所示。

表3

参见表3可知，对比例1结合PECVD法选择性沉积的第二掺杂非晶硅层4的栅线宽度明显比实施例2结合磁控溅射法选择性沉积的第二掺杂非晶硅层4的栅线宽度明显大，因此，实施例2沉积的精准性更好。

本发明相比现有技术(如CN106449800A)具有以下优点：1.相比化学刻蚀减薄法，其步骤少，无需额外购买设备，因此具有工序少、成本低的优势；2.可以分别调控实现拟印刷电极区域厚多晶硅和非印刷电极区域薄多晶硅的掺杂浓度的差异化，进而能进一步提升电池效率。

本发明相比现有技术(如CN112736159 A)具有以下优点：1.PVD法结合中间空心的第一载板7及图案化镂空的第二载板8的二次沉积方法(以下简称PVD法)相比现有PECVD法结合掩模版的二次沉积方法(以下简称PECVD法)，有更好的沉积方向性，沉积精准性更高，再结合向上沉积方式可以有效防止硅衬底1边缘沉积，即便沉积更厚的非晶硅也不会产生绕镀，因而减小电池漏电，因此本发明相比现有技术具有无绕镀和漏电低的优势，能省略去除绕镀的工序；2.本发明的沉积精准性更高，且无需进行掩膜对准，仅需使用相同尺寸(即宽度和长度一致)的两块载板(第一载板7和第二载板8仅中间图案发生变化)，可以实现自对准，进而本发明相比现有技术有精度高、对准性好的优势；3.PVD法相比PECVD法尤其在沉积更厚的非晶硅时不会出现爆膜问题，更厚多晶硅下的钝化性能和稳定性更好，因此本发明相比现有技术有稳定性高、工艺窗口大的优势。

综上，本发明的制备方法可以实现更优性能的具有选择性厚度和掺杂浓度的多晶硅的钝化接触结构的制备，同时该制备方法具有极大的量产潜力，可进一步促进TOPCon电池效率的提升。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种钝化接触结构的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

步骤S1，对硅衬底进行微结构形貌处理；

步骤S2，再在硅衬底的表面制备隧穿氧化层；

步骤S3，使用中间为空心的第一载板装载所述硅衬底，使隧穿氧化层的表面朝向第一载板的空心区域，再采用PVD法以向上沉积方式在所述隧穿氧化层的表面沉积第一掺杂非晶硅层；

步骤S4，使用图案化镂空的第二载板装载所述硅衬底，且所述第一掺杂非晶硅层朝下，以使所述第二载板局部掩盖第一掺杂非晶硅层的表面，再采用PVD法以向上沉积方式在第二载板的图案化镂空区域对应的第一掺杂非晶硅层的表面选择性沉积第二掺杂非晶硅层；

步骤S5，再对沉积后的硅衬底进行高温处理，以使所述第一掺杂非晶硅层和第二掺杂非晶硅层的非晶硅晶化成多晶硅，并使掺杂原子进行扩散，以在仅沉积第一掺杂非晶硅层的区域形成第一掺杂区，并在沉积第一掺杂非晶硅层和第二掺杂非晶硅层的区域形成第二掺杂区；

所述第二载板的图案化镂空区域设置有依次排布的多个开口，开口个数为50～300个、宽度为20～200μm；

所述第一掺杂区的多晶硅的厚度为20～100nm，掺杂浓度为1E19～2E20.cm^-3；所述第二掺杂区的多晶硅的厚度为50～200nm，掺杂浓度为5E19～8E20.cm^-3。

2.根据权利要求1所述的一种钝化接触结构的制备方法，其特征在于，所述步骤S3和步骤S4中，所述PVD法为磁控溅射法、电子束蒸发法或热蒸镀法。

3.根据权利要求2所述的一种钝化接触结构的制备方法，其特征在于，所述步骤S3和步骤S4中，所述PVD法为磁控溅射法。

4.根据权利要求3所述的一种钝化接触结构的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，磁控溅射法的制备条件为：安装本征硅靶材，以氩气为保护气，以含掺杂原子的气体或靶材为掺杂源，反应气压为0.2～1Pa，反应温度为150～350℃，反应时间为0.5～30min，掺杂源与氩气比例为3～20%。

5.根据权利要求3所述的一种钝化接触结构的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，磁控溅射法的制备条件为：安装本征硅靶材，以氩气为保护气，以含掺杂原子的气体或靶材为掺杂源，反应气压为0.2～1Pa，反应温度为150～350℃，反应时间为1～30min，掺杂源与氩气比例为3～30%。

6.根据权利要求1所述的一种钝化接触结构的制备方法，其特征在于，所述第一载板与第二载板的长度和宽度大小一致，且第一载板的空心区域与第二载板的图案化镂空区域的长度和宽度大小一致。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种钝化接触结构的制备方法，其特征在于，所述第一掺杂区的多晶硅的厚度和掺杂浓度均小于第二掺杂区的多晶硅的厚度和掺杂浓度。

8.一种钝化接触结构在太阳能电池中的应用方法，其特征在于，所述钝化接触结构为权利要求1-7任意一项所述的一种钝化接触结构的制备方法制得，其应用步骤包括：

步骤S6，在所述钝化接触结构的表面制备钝化层；

步骤S7，在所述第二掺杂区对应的钝化层的表面印刷电极浆料，再经高温烧结，以形成接触第二掺杂区的金属电极，即得所述太阳能电池。

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