CN114597267A - 一种TOPCon电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种TOPCon电池及其制备方法；该TOPCon电池，包括：Si基体；复合在所述Si基体上的隧穿氧化层；复合在所述隧穿氧化层上的第一晶硅层；复合在所述第一晶硅层上的磷扩散阻挡层；复合在所述磷扩散阻挡层上的第二晶硅层；复合在所述第二晶硅层上的H阻挡层；复合在所述H阻挡层上的氮硅层。与现有技术相比，本发明提供的TOPCon电池引入磷扩散阻挡层和H阻挡层，其中设置磷扩散阻挡层，实现磷重掺并阻止过多磷扩散进隧穿氧化层破坏隧穿效果，设置H阻挡层，在后续的热过程中阻止H外溢，强化H钝化效果，并且阻止磷向氮化硅层扩散破坏氮化硅钝化效果，在此基础上，配合其他特定层结构，实现产品整体性的强化，从而提升电池效率，最终降低电池度电成本。

Description

一种TOPCon电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及TOPCon电池技术领域，更具体地说，是涉及一种TOPCon电池及其制备方法。
背景技术
TOPCon电池是指在硅片背面制备1-2nm的超薄隧穿氧化层（SiOx），然后在SiOx表面沉积厚度为60-160nm的掺杂多晶硅层，最后在掺杂多晶硅层上淀积氮化硅。该结构为硅片的背面提供了良好的表面钝化和场钝化，超薄氧化层可以使电子隧穿进入多晶硅层同时阻挡空穴的输运，降低复合电流。掺杂多晶硅层横向传输特性降低了串联电阻。以上两种特性共同提升了电池的开路电压、填充因子以及电池的转换效率，是最有可能实现大规模量产的下一代高效电池技术。
但是，现有技术还存在以下缺陷和不足：为了增强多晶硅的场钝化效应和降低多晶硅的横向传输电阻，需要对多晶硅进行磷的重掺杂，但重掺杂在后续的热过程中易导致过多的磷扩散进入隧穿氧化层破坏隧穿效果，以及磷扩散进入氮化硅层破坏氮化硅的钝化效果；掺杂多晶硅和硅基体缺陷需要较多的H进行钝化，但后续热过程易导致较多的H外溢。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种TOPCon电池及其制备方法，本发明提供的TOPCon电池通过设置磷扩散阻挡层，实现磷重掺并阻止过多磷扩散进隧穿氧化层破坏隧穿效果；并且通过设置H阻挡层，在后续的热过程中阻止H外溢，强化H钝化效果，并且阻止磷向氮化硅层扩散破坏氮化硅钝化效果。
本发明提供了一种TOPCon电池，包括：
Si基体；
复合在所述Si基体上的隧穿氧化层；
复合在所述隧穿氧化层上的第一晶硅层；
复合在所述第一晶硅层上的磷扩散阻挡层；
复合在所述磷扩散阻挡层上的第二晶硅层；
复合在所述第二晶硅层上的H阻挡层；
复合在所述H阻挡层上的氮硅层。
优选的，所述隧穿氧化层的厚度为1nm~2nm。
优选的，所述第一晶硅层的厚度为5nm~30nm。
优选的，所述磷扩散阻挡层为SiO2层，厚度为1nm~10nm。
优选的，所述第二晶硅层为磷掺杂多晶硅层，厚度为60nm~140nm。
优选的，所述H阻挡层为SiO2层，厚度为2nm~10nm。
优选的，所述氮硅层为SiNx层、SiONx层或SiNx-SiONx叠层，厚度为60nm~90nm。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的TOPCon电池的制备方法，包括以下步骤：
将N型单晶硅片依次进行制绒、硼扩散、去背面绕镀和背面抛光后，依次生长隧穿氧化层、第一晶硅层、磷扩散阻挡层、第二晶硅层、H阻挡层和氮硅层，得到TOPCon电池。
优选的，所述磷扩散阻挡层采用氧化剂在第一晶硅层上生长；所述氧化剂选自O2、N2O、H2O和O3中的一种或多种。
优选的，所述H阻挡层的生长过程具体为：
先采用原位掺杂的方式在磷扩散阻挡层上沉积磷掺杂多晶硅层，得到第二晶硅层；再采用氧化剂在第二晶硅层上生长SiO2层后高温退火，得到H阻挡层；
或，
先在磷扩散阻挡层上沉积本征多晶硅层，再经高温磷扩散和高温通氧退火，得到第二晶硅层；最后采用氧化剂在第二晶硅层上生长SiO2层，得到H阻挡层。
本发明提供了一种TOPCon电池，包括：Si基体；复合在所述Si基体上的隧穿氧化层；复合在所述隧穿氧化层上的第一晶硅层；复合在所述第一晶硅层上的磷扩散阻挡层；复合在所述磷扩散阻挡层上的第二晶硅层；复合在所述第二晶硅层上的H阻挡层；复合在所述H阻挡层上的氮硅层。与现有技术相比，本发明提供的TOPCon电池引入磷扩散阻挡层和H阻挡层，其中设置磷扩散阻挡层，实现磷重掺并阻止过多磷扩散进隧穿氧化层破坏隧穿效果，设置H阻挡层，在后续的热过程中阻止H外溢，强化H钝化效果，并且阻止磷向氮化硅层扩散破坏氮化硅钝化效果，在此基础上，配合其他特定层结构，实现产品整体性的强化，从而提升电池效率，最终降低电池度电成本。
另外，本发明提供的制备方法工艺简单、成本低、操作易实现，产品生产良率高，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明提供的TOPCon电池的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种TOPCon电池，包括：
Si基体；
复合在所述Si基体上的隧穿氧化层；
复合在所述隧穿氧化层上的第一晶硅层；
复合在所述第一晶硅层上的磷扩散阻挡层；
复合在所述磷扩散阻挡层上的第二晶硅层；
复合在所述第二晶硅层上的H阻挡层；
复合在所述H阻挡层上的氮硅层。
请参阅图1，图1为本发明提供的TOPCon电池的结构示意图；其中，1表示Si基体，2表示隧穿氧化层SiO2（1~2nm），3表示Poly-Si（5~30nm），4表示SiO2（1~10nm） 磷扩散阻挡层，5表示Poly-Si（60~140nm），6表示SiO2（2-10nm） H外溢阻挡层/磷外扩散阻挡层，7表示SiNx/SiONx层（60-90nm）。在本发明中，所述TOPCon电池包括依次复合的Si基体、隧穿氧化层、第一晶硅层、磷扩散阻挡层、第二晶硅层、H阻挡层和氮硅层，优选由依次复合的Si基体、隧穿氧化层、第一晶硅层、磷扩散阻挡层、第二晶硅层、H阻挡层和氮硅层组成，形成整体结构。
在本发明中，所述Si基体为本领域技术人员熟知的用于制备TOPCon电池的Si基体，优选由N型单晶硅片处理后得到。
在本发明中，所述隧穿氧化层即SiOx隧穿层，厚度优选为1nm~2nm。
在本发明中，所述第一晶硅层优选为多晶硅/微晶硅层，厚度优选为5nm~30nm，更优选为10nm~25nm。
在本发明中，所述磷扩散阻挡层优选为SiO2层，能够有效阻止过多磷向隧穿层扩散，进而可提升多晶硅层磷掺杂浓度进而提升场钝化能力和改善横向传输电阻；所述磷扩散阻挡层的厚度优选为1nm~10nm，更优选为2nm~5nm。
在本发明中，所述第二晶硅层优选为磷掺杂多晶硅层，厚度优选为60nm~140nm，更优选为80nm~100nm。
在本发明中，所述H阻挡层优选为SiO2层，能够阻止H外溢进而增强H钝化能力，从而提升电池效率，最终降低电池度电成本；所述H阻挡层的厚度优选为2nm~10nm，更优选为2nm~5nm。
在本发明中，所述氮硅层优选为SiNx层、SiONx层或SiNx-SiONx叠层，更优选为SiNx-SiONx叠层；所述氮硅层的厚度优选为60nm~90nm。
本发明提供的TOPCon电池引入磷扩散阻挡层和H阻挡层，其中设置磷扩散阻挡层，实现磷重掺并阻止过多磷扩散进隧穿氧化层破坏隧穿效果，设置H阻挡层，在后续的热过程中阻止H外溢，强化H钝化效果，并且阻止磷向氮化硅层扩散破坏氮化硅钝化效果，在此基础上，配合其他特定层结构，实现产品整体性的强化，从而提升电池效率，最终降低电池度电成本。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的TOPCon电池的制备方法，包括以下步骤：
将N型单晶硅片依次进行制绒、硼扩散、去背面绕镀和背面抛光后，依次生长隧穿氧化层、第一晶硅层、磷扩散阻挡层、第二晶硅层、H阻挡层和氮硅层，得到TOPCon电池。
本发明对所述N型单晶硅片的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
在本发明中，所述将N型单晶硅片依次进行制绒、硼扩散、去背面绕镀和背面抛光的过程优选具体为：
a）将N型单晶硅片先在槽体里依次采用NaOH+H2O2+添加剂+H2O进行硅片前清洗，然后采用NaOH+添加剂+H2O药液槽体进行碱制绒，再采用O3+HCl+H2O药液槽体进行后清洗，最后采用HCl+HF+H2O药液槽体进行去除残留金属离子，前述每个槽体中间均有一个水槽，清洗硅片经过上一槽体所残留的药液，最后进行烘干；
b）对步骤a）处理后的N型单晶硅片正面进行硼扩散，采用BCl3和N2在810℃~890℃之间进行恒温加升温沉积（初始温度810℃，边沉积边升温，最后恒温在890℃），BCl3流量控制在200~400sccm，压力控制在100~300mbar；沉积完成后在1000~1100℃时进行高温推进和氧化，最终控制PN结深在0.5~1.5μm，控制表面浓度为1.1E+19/cm3~1.3E+19/cm3；
c）采用链式去背面BSG，对正面BSG采用铺设水膜保护，背面接触HF+H2O去除背面BSG，HF酸体积浓度控制在20%~30%；
d）采用链式进行背面碱抛光，采用KOH+H2O+添加剂体积配比按照1：（15~25）：（0.1~0.5）的比例进行背面碱抛光，背面减重在0.1~1g，背面抛光后反射率＞30%。
在本发明中，所述生长隧穿氧化层的过程优选具体为：
利用氧化剂在450℃~650℃高温下在背表面生长SiOx隧穿层；所述氧化剂优选选自O2、N2O、H2O和O3中的一种或多种。
在本发明中，所述第一晶硅层优选采用LPCVD、PECVD、PVD或PEALD在背表面隧穿氧化层上沉积一层多晶硅/微晶硅层。
在本发明中，所述磷扩散阻挡层优选采用氧化剂在第一晶硅层上生长，形成的SiO2阻挡层，用于降低后续掺杂多晶硅中的磷原子向SiOx隧穿层中的扩散浓度和结深。在本发明中，所述氧化剂优选选自O2、N2O、H2O和O3中的一种或多种。
在本发明中，所述H阻挡层的生长过程（其中还涉及两种不同的生长第二晶硅层的步骤）优选具体为：
先采用原位掺杂的方式在磷扩散阻挡层上沉积磷掺杂多晶硅层，得到第二晶硅层；再采用氧化剂在第二晶硅层上生长SiO2层后高温退火，得到H阻挡层；
或，
先在磷扩散阻挡层上沉积本征多晶硅层，再经高温磷扩散和高温通氧退火，得到第二晶硅层；最后采用氧化剂在第二晶硅层上生长SiO2层，得到H阻挡层。
在本发明一个优选的实施例中，先在磷扩散阻挡层上采用LPCVD、PECVD、PVD或PEALD沉积一层原位掺杂的磷掺杂多晶硅层，得到第二晶硅层；再采用氧化剂在第二晶硅层上生长SiO2层后高温退火，得到H阻挡层，用作H外溢阻挡层及磷扩散进入氮化硅中的阻挡层；所述氧化剂优选选自O2、N2O、H2O和O3中的一种或多种；所述高温退火优选采用管式退火炉，在860℃~950℃维持1000s~2500s进行磷激活以及非晶硅的晶化；以上沉积步骤完成后，进行正面和边缘的绕镀Poly硅、PSG层、BSG层，背面去SiO2层。
在本发明另一个优选的实施例中，先在磷扩散阻挡层上采用LPCVD、PECVD、PVD或PEALD沉积一层本征多晶硅层，再采用LPCVD对上述本征多晶硅层进行高温磷扩散和高温通氧退火处理，得到第二晶硅层；以上沉积步骤完成后，进行正面和边缘的绕镀Poly硅、PSG层、BSG层，背面去SiO2层；最后采用氧化剂在第二晶硅层上生长一层SiO2层，用作H外溢阻挡层及磷扩散进入氮化硅中的阻挡层；所述本征多晶硅层的沉积优选采用硅烷流量在1000~2000mtor、低压100~400mtor、550℃~650℃下生长原位重掺非晶硅；所述高温磷扩散和高温通氧退火处理优选采用管式扩散退火炉，在850℃~950℃时通POCl3流量1500~2500sccm，O2流量400~1000sccm，压力100~260mbar，时间600s~1500s进行磷源沉积；随后进行830℃~920℃升温推进，温度到达890℃~920℃时再通入500s~800s的POCl3流量1000~2000sccm，O2流量400~800sccm，压力100~2000mbar进行高温沉积和推进；最后进行800s~1500s的降温氧化，O2流量2000~3000sccm，温度从900℃降低至700℃，完成磷扩散及非晶硅的晶化，背面方阻控制在30Ω~45Ω。
得到所述H阻挡层后，本发明在得到的H阻挡层外面，采用PECVD制作SiNx层、SiONx层或SiNx-SiONx叠层；具体SiNx层或SiONx层可以根据SiH4：NH3：N2O流量比例制作成渐变膜或多层膜，折射率由内到外依次递减，最终形成氮硅层后，得到TOPCon电池。
本发明提供的制备方法工艺简单、成本低、操作易实现，产品生产良率高，具有广阔的应用前景。
本发明提供了一种TOPCon电池，包括：Si基体；复合在所述Si基体上的隧穿氧化层；复合在所述隧穿氧化层上的第一晶硅层；复合在所述第一晶硅层上的磷扩散阻挡层；复合在所述磷扩散阻挡层上的第二晶硅层；复合在所述第二晶硅层上的H阻挡层；复合在所述H阻挡层上的氮硅层。与现有技术相比，本发明提供的TOPCon电池引入磷扩散阻挡层和H阻挡层，其中设置磷扩散阻挡层，实现磷重掺并阻止过多磷扩散进隧穿氧化层破坏隧穿效果，设置H阻挡层，在后续的热过程中阻止H外溢，强化H钝化效果，并且阻止磷向氮化硅层扩散破坏氮化硅钝化效果，在此基础上，配合其他特定层结构，实现产品整体性的强化，从而提升电池效率，最终降低电池度电成本。
另外，本发明提供的制备方法工艺简单、成本低、操作易实现，产品生产良率高，具有广阔的应用前景。
为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。本发明以下实施例中所用的添加剂1~3为市售来源，主要为含醇及表面活性剂等物质，例如异丙醇+表面活性剂+硅酸钠。
实施例1
A、采用N型单晶硅片，采用在槽体里依次采用NaOH+H2O2+H2O进行硅片前清洗，然后采用NaOH+添加剂1+H2O药液槽体进行碱制绒，再采用O3+HCl+H2O药液槽体进行后清洗，最后采用HCl+HF+H2O药液槽体进行去除残留金属离子，前述每个槽体中间均有一个水槽，清洗硅片经过上一槽体所残留的药液，最后进行烘干，当采用182尺寸硅片时减重控制在为0.3g左右；
B、对N型单晶硅片正面进行硼扩，采用BCl3和N2在810℃~890℃之间进行恒温加升温沉积（初始温度810℃，边沉积边升温，最后恒温在890℃），BCl3流量控制在300sccm，压力控制在200mbar；沉积完成后在1050℃时进行高温推进和氧化，最终控制PN结深在0.8~1.2μm，控制表面浓度为1.1E+19/cm3~1.3E+19/cm3；
C、采用链式去背面BSG，对正面BSG采用铺设水膜保护，背面接触HF+H2O去除背面BSG，HF酸体积浓度控制在25%左右；
D、采用链式进行背面碱抛光，采用KOH+H2O+添加剂2体积配比按照1：20：0.3的比例进行背面碱抛光，背面减重在0.3g左右，背面抛光后反射率＞40%；
E、（1）在背面生长SiOx隧穿层，采用LPCVD在101kpa下，600℃时通氧气流量为30slm进行800s的氧化，在背表面生长1.3nm的隧穿氧化硅层；（2）隧穿层沉积完成后，然后采用LPCVD方式沉积一层未掺杂的非晶硅，温度控制在600℃，压力300mtor，采用SiH4流量为1500sccm进行200s的非晶硅生长，未掺杂的非晶硅膜厚控制在20nm左右；（3）抽真空后，通入N2O气2000sccm，压力控制在200mtor，进行1000s的界面处掺N的氧化硅层生长2nm，作为磷扩散阻挡层；（4）然后采用原位掺杂的方式沉积一层重掺杂的非晶硅，温度控制在610℃，压力400mtor，采用SiH4和PH3流量比1500sccm：650sccm进行900s的重掺非晶硅生长，此膜厚控制在90nm左右；（5）抽真空后，通入N2O气2000sccm，压力控制在200mtor，进行1000s的界面处掺N的氧化硅层生长2nm，作为H外溢阻挡层；
F、采用管式退火炉，在910℃维持1800s进行磷激活以及非晶硅的晶化；
G、采用链式对电池正表面的PSG绕镀进行去除，正表面接触HF酸浓度采用10%左右，背表面PSG采用H2O膜进行保护；
H、采用槽式机对电池正表面的绕镀多晶硅进行去除，采用KOH+H2O+添加剂3体积配比按照1：18：0.25的比例进行正面多晶硅去绕镀清洗；最后在HF体积浓度为13%的槽体里对电池正表面的BPSG/BSG和电池背表面的PSG进行清洗；
I、采用ALD形式通入TMA和H2O在250℃左右时电池正表面生长一层3-5nm的氧化铝；
J、采用PECVD机台对氧化铝进行退火及正面氮化硅钝化和减反射层制备，在石英管内沉积正面氮化硅之前先恒温900s在480℃对氧化铝进行退火处理，利用SiH4和NH3两种特气制作第一层氮化硅，折射率在2.35左右，第一层氮化硅膜厚控制在10nm左右；在第一层氮化硅上面，利用SiH4和NH3两种特气制作第二层氮化硅，折射率在2.15左右，第二层氮化硅膜厚控制在20nm左右；在第二层氮化硅上面，利用SiH4和NH3两种特气制作第三层氮化硅，折射率在2.0左右，第三层氮化硅膜厚控制在30nm左右；在第三层氮化硅上面，使用SiH4、NH3和N2O三种特气沉积第一层氮氧化硅层，氮氧化硅层折射率在1.8左右，氮氧化硅膜厚控制在10nm左右；在第一层氮氧化硅层上面，使用SiH4、NH3和N2O共三种特气沉积第二层氮氧化硅，第二层氮氧化硅层，折射率在1.6左右，氮氧化硅膜厚控制在5nm；
K、采用PECVD机台对背面氮化硅层制备，利用SiH4和NH3两种特气制作三层氮化硅，背面氮化硅总膜厚在80nm左右，折射率在2.1左右；
L、进行正背面金属化工序，电池正面印刷银铝浆和背面印刷银浆，并进行烧结；
M、进行光退火，在20个太阳光强的条件下进行光注入处理；
N、完成电池片制备，测试电性能。
实施例2
A、采用N型单晶硅片，采用在槽体里依次采用NaOH+H2O2+H2O进行硅片前清洗，然后采用NaOH+添加剂1+H2O药液槽体进行碱制绒，再采用O3+HCl+H2O药液槽体进行后清洗，最后采用HCl+HF+H2O药液槽体进行去除残留金属离子，前述每个槽体中间均有一个水槽，清洗硅片经过上一槽体所残留的药液，最后进行烘干，当采用182尺寸硅片时减重控制在为0.3g左右；
B、对N型单晶硅片正面进行硼扩，采用BCl3和N2在810℃~890℃之间进行恒温加升温沉积（初始温度810℃，边沉积边升温，最后恒温在890℃），BCl3流量控制在300sccm，压力控制在200mbar；沉积完成后在1050℃时进行高温推进和氧化，最终控制PN结深在0.8~1.2μm，控制表面浓度为1.1E+19/cm3~1.3E+19/cm3；
C、采用链式去背面BSG，对正面BSG采用铺设水膜保护，背面接触HF+H2O去除背面BSG，HF酸体积浓度控制在25%左右；
D、采用链式进行背面碱抛光，采用KOH+H2O+添加剂2体积配比按照1：20：0.3的比例进行背面碱抛光，背面减重在0.3g左右，背面抛光后反射率＞40%；
E、（1）在背面生长SiOx隧穿层，采用LPCVD在101kpa下，600℃时通氧气流量为30slm进行800s的氧化，在背表面生长1.3nm的隧穿氧化硅层；（2）隧穿层沉积完成后，然后采用LPCVD方式沉积一层未掺杂的非晶硅，温度控制在600℃，压力300mtor，采用SiH4流量为1500sccm进行200s的非晶硅生长，未掺杂的非晶硅膜厚控制在20nm左右；（3）抽真空后，通入N2O气2000sccm，压力控制在200mtor，进行1000s的界面处掺N的氧化硅层生长2nm，作为磷扩散阻挡层；（4）然后继续沉积一层未掺杂的非晶硅，温度控制在600℃，压力300mtor，采用SiH4流量为1500sccm进行1000s的非晶硅生长，未掺杂的非晶硅膜厚控制在100nm左右；
F、采用管式扩散退火炉，在880℃时通POCl3流量2000sccm，O2流量500sccm，压力150mbar，时间1200s进行磷源沉积；随后进行830~920℃升温推进，温度到达920℃时再通入700s的POCl3流量1100sccm，O2流量600sccm，压力150mbar进行高温沉积和推进；最后进行1200s的降温氧化，O2流量2500sccm，温度从900℃降低至700℃左右，完成磷扩散及非晶硅的晶化，背面方阻控制在30Ω左右；
G、采用链式对电池正表面的PSG绕镀进行去除，正表面接触HF酸浓度采用10%左右，背表面PSG采用H2O膜进行保护；
H、采用槽式机对电池正表面的绕镀多晶硅进行去除，采用KOH+H2O+添加剂3体积配比按照1：18：0.25的比例进行正面多晶硅去绕镀清洗；最后在HF体积浓度为13%的槽体里对电池正表面的BPSG/BSG和电池背表面的PSG进行清洗；
I、采用LPCVD抽真空后，通入N2O气2000sccm，压力控制在200mtor，进行1000s的界面处掺N的氧化硅层生长2nm，作为H外溢阻挡层；
J、采用ALD形式通入TMA和H2O在250℃左右时电池正表面生长一层3-5nm的氧化铝；
K、采用PECVD机台对氧化铝进行退火及正面氮化硅钝化和减反射层制备，在石英管内沉积正面氮化硅之前先恒温900s在480℃对氧化铝进行退火处理，利用SiH4和NH3两种特气制作第一层氮化硅，折射率在2.35左右，第一层氮化硅膜厚控制在10nm左右；在第一层氮化硅上面，利用SiH4和NH3两种特气制作第二层氮化硅，折射率在2.15左右，第二层氮化硅膜厚控制在20nm左右；在第二层氮化硅上面，利用SiH4和NH3两种特气制作第三层氮化硅，折射率在2.0左右，第三层氮化硅膜厚控制在30nm左右；在第三层氮化硅上面，使用SiH4、NH3和N2O三种特气沉积第一层氮氧化硅层，氮氧化硅层折射率在1.8左右，氮氧化硅膜厚控制在10nm左右；在第一层氮氧化硅层上面，使用SiH4、NH3和N2O共三种特气沉积第二层氮氧化硅，第二层氮氧化硅层，折射率在1.6左右，氮氧化硅膜厚控制在5nm；
L、采用PECVD机台对背面氮化硅层制备，利用SiH4和NH3两种特气制作三层氮化硅，背面氮化硅总膜厚在80nm左右，折射率在2.1左右；
M、进行正背面金属化工序，电池正面印刷银铝浆和背面印刷银浆，并进行烧结；
N、进行光退火，在20个太阳光强的条件下进行光注入处理；
O、完成电池片制备，测试电性能。
对比例
A、采用N型单晶硅片，采用在槽体里依次采用NaOH+H2O2+添加剂1+H2O进行硅片前清洗，然后采用NaOH+添加剂2+H2O药液槽体进行碱制绒，再采用O3+HCl+H2O药液槽体进行后清洗，最后采用HCl+HF+H2O药液槽体进行去除残留金属离子，前述每个槽体中间均有一个水槽，清洗硅片经过上一槽体所残留的药液，最后进行烘干，当采用182尺寸硅片时减重控制在为0.3g左右；
B、对N型单晶硅片正面进行硼扩，采用BCl3和N2在810℃~890℃之间进行恒温加升温沉积（初始温度810℃，边沉积边升温，最后恒温在890℃），BCl3流量控制在300sccm，压力控制在200mbar；沉积完成后在1050℃时进行高温推进和氧化，最终控制PN结深在0.8~1.2μm，控制表面浓度为1.1+20/cm3-1.3+20/cm3；
C、采用链式去背面BSG，对正面BSG采用铺设水膜保护，背面接触HF+H2O去除背面BSG，HF酸体积浓度控制在25%左右；
D、采用链式进行背面碱抛光，采用KOH+H2O+添加剂3体积配比按照1：20：0.3的比例进行背面碱抛光，背面减重在0.3g左右，背面抛光后反射率＞40%；
E、（1）在背面生长SiOx隧穿层，采用LPCVD在101kpa下，600℃时通氧气流量为30slm进行800s的氧化，在背表面生长1.3nm的隧穿氧化硅层；（2）隧穿层沉积完成后，然后采用LPCVD方式沉积一层未掺杂的非晶硅，温度控制在600℃，压力400mtor，采用SiH4流量为2000sccm进行800s的非晶硅生长，未掺杂的非晶硅膜厚控制在115nm左右；
F、采用管式扩散退火炉，在860℃时通POCl3流量1200sccm，O2流量600sccm，压力150mbar，时间1000s进行磷源沉积；随后进行830~890℃升温推进，温度到达890℃时再通入500s的POCl3流量800sccm，O2流量500sccm，压力150mbar进行高温沉积和推进；最后进行1200s的降温氧化，O2流量2500sccm，温度从890℃降低至700℃左右，完成磷扩散及非晶硅的晶化，背面方阻控制在46Ω左右；
G、采用链式对电池正表面的PSG绕镀进行去除，正表面接触HF酸浓度采用10%左右，背表面PSG采用H2O膜进行保护；
H、采用槽式机对电池正表面的绕镀多晶硅进行去除，采用KOH+H2O+添加剂4体积配比按照1：18：0.25的比例进行正面多晶硅去绕镀清洗；最后在HF体积浓度为13%的槽体里对电池正表面的BPSG/BSG和电池背表面的PSG进行清洗；
J、采用ALD形式通入TMA和H2O在250℃左右时电池正表面生长一层3-5nm的氧化铝；
K、采用PECVD机台对氧化铝进行退火及正面氮化硅钝化和减反射层制备，在石英管内沉积正面氮化硅之前先恒温900s在480℃对氧化铝进行退火处理，利用SiH4和NH3两种特气制作第一层氮化硅，折射率在2.35左右，第一层氮化硅膜厚控制在10nm左右；在第一层氮化硅上面，利用SiH4和NH3两种特气制作第二层氮化硅，折射率在2.15左右，第二层氮化硅膜厚控制在20nm左右；在第二层氮化硅上面，利用SiH4和NH3两种特气制作第三层氮化硅，折射率在2.0左右，第三层氮化硅膜厚控制在30nm左右；在第三层氮化硅上面，使用SiH4、NH3和N2O三种特气沉积第一层氮氧化硅层，氮氧化硅层折射率在1.8左右，氮氧化硅膜厚控制在10nm左右；在第一层氮氧化硅层上面，使用SiH4、NH3和N2O共三种特气沉积第二层氮氧化硅，第二层氮氧化硅层，折射率在1.6左右，氮氧化硅膜厚控制在5nm；
L、采用PECVD机台对背面氮化硅层制备，利用SiH4和NH3两种特气制作三层氮化硅，背面氮化硅总膜厚在80nm左右，折射率在2.1左右；
M、进行正背面金属化工序，电池正面印刷银铝浆和背面印刷银浆，并进行烧结；
N、进行光退火，在20个太阳光强的条件下进行光注入处理；
O、完成电池片制备，测试电性能。
对实施例1~2及对比例提供的TOPCon电池的各项性能进行测试，结果参见表1所示。
表1 实施例1~2及对比例提供的TOPCon电池的各项性能数据
Figure 317318DEST_PATH_IMAGE001
由表1可知，本发明实施例1~2提供的TOPCon电池FF、开路电压和短路电流均获得显著提升，适用于Top电池、POLO-IBC电池以及包含TOPCon背面电池结构的复合电池结构的应用。
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种TOPCon电池，包括：
Si基体；
复合在所述Si基体上的隧穿氧化层；
复合在所述隧穿氧化层上的第一晶硅层；
复合在所述第一晶硅层上的磷扩散阻挡层；
复合在所述磷扩散阻挡层上的第二晶硅层；
复合在所述第二晶硅层上的H阻挡层；
复合在所述H阻挡层上的氮硅层。
2.根据权利要求1所述的TOPCon电池，其特征在于，所述隧穿氧化层的厚度为1nm~2nm。
3.根据权利要求1所述的TOPCon电池，其特征在于，所述第一晶硅层的厚度为5nm~30nm。
4.根据权利要求1所述的TOPCon电池，其特征在于，所述磷扩散阻挡层为SiO2层，厚度为1nm~10nm。
5.根据权利要求1所述的TOPCon电池，其特征在于，所述第二晶硅层为磷掺杂多晶硅层，厚度为60nm~140nm。
6.根据权利要求1所述的TOPCon电池，其特征在于，所述H阻挡层为SiO2层，厚度为2nm~10nm。
7.根据权利要求1所述的TOPCon电池，其特征在于，所述氮硅层为SiNx层、SiONx层或SiNx-SiONx叠层，厚度为60nm~90nm。
8.一种权利要求1~7任一项所述的TOPCon电池的制备方法，包括以下步骤：
将N型单晶硅片依次进行制绒、硼扩散、去背面绕镀和背面抛光后，依次生长隧穿氧化层、第一晶硅层、磷扩散阻挡层、第二晶硅层、H阻挡层和氮硅层，得到TOPCon电池。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述磷扩散阻挡层采用氧化剂在第一晶硅层上生长；所述氧化剂选自O2、N2O、H2O和O3中的一种或多种。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述H阻挡层的生长过程具体为：
先采用原位掺杂的方式在磷扩散阻挡层上沉积磷掺杂多晶硅层，得到第二晶硅层；再采用氧化剂在第二晶硅层上生长SiO2层后高温退火，得到H阻挡层；
或，
先在磷扩散阻挡层上沉积本征多晶硅层，再经高温磷扩散和高温通氧退火，得到第二晶硅层；最后采用氧化剂在第二晶硅层上生长SiO2层，得到H阻挡层。
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