CN114664979A - 一种TOPCon钝化结构及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于太阳能电池技术领域，公开了一种TOPCon钝化结构的制备方法。本发明TOPCon钝化结构的制备方法包括以下步骤：（1）炉管内杂质抽空；（2）进行本征多晶硅淀积；（3）将炉管中多余的硅烷抽出；（4）原位掺杂多晶硅层淀积；（5）充惰性气体出舟。本发明还公开了一种TOPCon钝化结构的制备方法得到的结构。该方法有效提高了背钝化层生长速率的同时降低方块电阻，提升了太阳能电池的光电转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体是涉及一种TOPCon钝化结构及其制备方法。
背景技术
基于N型硅衬底的隧穿氧化层接触（Tunnel Oxide Passivated Contact，TOPCon）电池技术，通过采用超薄氧化层和掺杂多晶硅层（Poly-Si）的叠层结构进行背表面钝化，该隧穿氧化层结构通过少数载流子穿透，多数载流子被阻挡的形式，有效实现了载流子的选择性，从而极大地降低了少数载流子的复合速率，而且可以与高温工艺相兼容，避免了电极接触处的高复合问题。
采用LPCVD原位掺杂生长的多晶硅层相对淀积本征多晶硅后进行一次注入或扩散工艺，可以极大缩短工艺时间，从而提高生产效率。但考虑到淀积原位掺杂多晶层时，硅烷气体中杂质（磷烷）的掺入，其反应比淀积本征多晶硅复杂，尤其是针对N型硅衬底，存在两个明显问题：（1）淀积速率下降；（2）膜厚均匀性下降。一则影响TOPCon电池的生产效率，二则影响电池的钝化效果，从而影响电池的光电转化效率。
现有专利申请CN111509054公开了一种TOPCON钝化结构及其制备方法，该发明主要阐述了在TOPCon钝化结构外再生长掺杂SiOx层进行表面钝化，提高钝化质量，但在实施过程中，对于硅基底靠近隧穿层的掺杂浓度并没有关注，其较小的掺杂浓度很可能导致界面处聚集的多数载流子较少，导致电池的填充因子和电流较小。专利申请CN111584679公开一种用于N型TOPCon电池背表面钝化的掺杂方法，主要是在淀积超薄遂穿氧化层前，对硅基底背表面先进行磷掺，其目的是为了保持能带曲度，聚集更多多数载流子更好的遂穿，但对于多晶硅层的钝化作用以及后续退火激活导致的方阻增大并没有关注。专利申请CN110620159公开了一种新型P型晶体硅TOPCon电池结构及其制备方法，该电池结构选择性的多晶硅掺杂工艺可有效降低ISC的损失，进而提升效率，但该方法针对电子传输，仅仅在Ag电极处进行SiOx遂穿和N++钝化，非收集区域直接采用多晶硅层覆盖硅基底，参照各材料钝化效果，虽然多晶硅化学钝化效果良好，但其场钝化效果较差。
总体而言，上述专利技术并未解决现有技术存在的问题。通过工艺细节的进一步优化或者改善突破解决上述问题，是技术工程师们日思夜想的，然而，目前还未寻找到新的突破点。
发明内容
现有技术要么是在硅基底/遂穿层间增加磷浓度，一方面聚集更多的多数载流子，另一方面减小串联电阻；要么是在掺杂多晶硅层/SiNx层间再生长一层SiOx钝化层。但是前者在退火激活过程中，有可能导致更多磷进入硅基底从而形成反层，后者在掺杂多晶硅层外钝化效果并不明显。本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种TOPCon钝化结构的制备方法。该方法通过掺杂多晶硅层实验，结合膜的生成原理对实验结果进行分析，针对掺杂多晶硅层生长速率慢并且在后续退火中因磷扩散导致方阻增大的问题创新性提出在遂穿层/掺杂多晶硅层间再生长本征多晶硅层进行变相补偿，减小因磷扩带来的方阻变大的影响，有效提高了背钝化层生长速率的同时降低方块电阻，提升了太阳能电池的光电转换效率。为达到本发明的目的，本发明TOPCon钝化结构的制备方法包括以下步骤：
（1）炉管内杂质抽空；
（2）本征多晶硅淀积：保持恒温，在遂穿氧化层外进行本征多晶硅层淀积，作用为增加整体膜层厚度，在后续退火晶化过程中抵消因高温扩散带来的方阻增大现象的氧化层外第一层膜，淀积时间设定为120-600s，硅烷流量设定为500-4000sccm，功率设定为3000-20000w，炉管压力为100-1000pa，生长速度为1-20nm/min，第一层膜厚度为10-40nm；
（3）抽空：将炉管中多余的硅烷抽出，炉管压力为5-50pa；
（4）原位掺杂多晶硅层淀积：温度恒温，在本征多晶硅膜层外进行掺杂多晶硅层淀积作为氧化层外第二层膜，时间为80-120mins，硅烷流量为1000-4000sccm，磷烷流量为500-1500sccm，惰性气体流量为5500-6500sccm，功率为3000-20000w，炉管压力为150-1200pa，生长速度为1-3nm/min，厚度为120-240nm，磷浓度为3e19cm-3-2e22cm-3；结合第一层膜以及第二层膜大幅缩小总体膜层生长所需时间；此时，第二层膜厚度大于第一层膜；
（5）充惰性气体出舟：将炉管通入大量惰性气体，恢复炉管的常压状态，以便后续的开炉门取晶硅片。
为了能够使本征多晶硅淀积和原位掺杂多晶硅层淀积顺利进行相互补偿，生长速率能够有良好的差异，解决本发明技术问题。
所述步骤（1）炉管内杂质抽空，包括以下步骤：
1）吹扫：遂穿层完成后，将炉管内的残余硅烷通过通入氮气去除干净，时间设定为100-200s，温度设定为500-630℃，氮气流量范围为800-1000sccm，炉管压力设定为30-100pa；
2）抽空及检漏：将吹扫步骤中的剩余氮气抽出，时间设定为100-200s，温度设定为500-630℃；剩余氮气抽出后，查看炉管是否有裂纹和密封不好的情况出现，导致真空压力出现回升波动，时间设定20-40秒，温度保持不变，关闭所有气体通入，炉管压力范围为5-30pa；
3）真空稳定：等待炉管内抽到设定真空压力，时间、温度、压力与步骤2）保持一致。
优选地，所述步骤1）中时间设定为160s，温度设定为620℃，氮气流量范围为1000sccm，炉管压力设定为60pa；步骤2）中时间设定为160s，温度设定为620℃；查看炉管是否有裂纹和密封时，设定为30s，炉管压力为10pa。
优选地，所述步骤（2）中淀积时间设定为180s，硅烷流量设定为2000sccm，功率设定为9500w，炉管压力为800pa，生长速度为10nm/min，第一层膜厚度为30nm。
优选地，所述步骤（2）中淀积时间设定为600s，硅烷流量设定为500sccm，功率设定为3000w，炉管压力为110pa，生长速度为1nm/min，第一层膜厚度为10nm。
优选地，所述步骤（2）中淀积时间设定为120s，硅烷流量设定为400sccm，功率设定为20000w，炉管压力为1000pa，生长速度为20nm/min，第一层膜厚度为40nm。
优选地，所述步骤（3）中炉管压力为35pa。
优选地，所述步骤（4）中时间为100mins，硅烷流量为2000sccm，磷烷流量为700sccm，惰性气体流量为6300sccm，功率为9500w，炉管压力为220pa，生长速度为1.5nm/min，厚度为150nm，磷浓度为4e20cm-3。
优选地，所述步骤（4）中时间为120mins，硅烷流量为1000sccm，磷烷流量为1500sccm，惰性气体流量为5500sccm，功率为3000w，炉管压力为150pa，生长速度为1nm/min，厚度为120nm，磷浓度为3e19cm-3。
优选地，所述步骤（4）中时间为80mins，硅烷流量为4000sccm，磷烷流量为500sccm，惰性气体流量为6500sccm，功率为20000w，炉管压力为1200pa，生长速度为3nm/min，厚度为240nm，磷浓度为2e22cm-3。
优选地，其特征在于，所述惰性气体为氮气或氩气。
本发明还公开了一种TOPCon钝化结构的制备方法得到的结构，包括氧化硅层，氧化硅层外为第一层膜，第一层膜外为第二层膜；第二层膜的厚度大于第一层膜，第一层膜和第二层膜数量均为一层；第一层膜为i-poly层，第二层膜为N-poly层。
上述中，步骤（2）是本征多晶硅层的淀积，其温度和时间、硅烷流量是决定膜层厚度和均匀性的关键因素，也是增加整体生长速率，减少生产时间的关键因素。
步骤（4）是原位掺杂非晶硅层的淀积，其硅烷、磷烷、惰性气体流量占比和时间、温度共同决定了掺杂非晶硅层的厚度和磷元素含量，该掺杂含量直接决定了后续退火晶化激活的磷含量。其本征非晶硅层和掺杂非晶硅层的厚度共同决定了其在后续退火中可以存在的晶粒增大的膜层厚度，而该膜厚中晶粒增大的情况也直接影响了可抵消因磷扩导致方阻增大的能力。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
（1）本发明在现有设备上，不增加额外的资金投入，同时考虑安全性的前提下，通过对本征多晶硅层和掺杂多晶硅层的分析和理解，开发出TOPCon电池背钝化的工艺，保证背钝化层具有良好钝化性能的同时，降低了膜层生长所需的时间，从而提高了生产效率，增加产量；（2）本发明中本征多晶硅/掺杂多晶硅膜层的基本逻辑思路是先在遂穿层外生长本征多晶硅层，利用本征层的生长速率大于掺杂层的生长速率快速推进膜厚的增加，再在本征层外生长原位掺杂多晶硅层，后进行快速高温退火，激活杂质。伴随着高温退火过程，虽然磷元素会从掺杂层扩散进入本征层，导致杂质浓度降低，但由于本征层的存在，本征层/多晶层的叠加使得膜厚增加，经过退火后膜层中的晶粒增大，促使方阻降低的作用大于杂质扩散引起方阻升高的作用；（3）本发明中改进了炉管内杂质抽空工艺，与现有技术相比，能够更好的为后续工艺服务，如温度设定、时间设定等；氮气的通入也可以保护炉管，少产生杂质，提高生产的成功几率。
附图说明
图1是本发明物理结构示意图；
图2是现有技术中物理结构示意图之一；
图3是现有技术中物理结构示意图之二；
图4是高温分解形成多晶硅的表面反应、气相反应两个不同的过程；
图5是本发明高斯分布曲线；
图6是本发明实验中LPCVD下poly-Si单层膜的电子扫描图像。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。应当理解，以下描述仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于该具体数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”等修饰一个数值，意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。
此外，下面所描述的术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对相同的实施例或示例。而且，本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图2所示，现有技术中的氧化硅层外只有一层N-poly层，如图3所示，氧化硅层外由相互交替，厚度差不多的i-poly层及N-poly层，存在很多问题。
本发明方法的重点在于：通过掺杂多晶硅层实验，结合膜的生成原理对实验结果进行分析，针对掺杂多晶硅层生长速率慢并且在后续退火中因磷扩散导致方阻增大的问题创新性提出在遂穿层/掺杂多晶硅层间再生长本征多晶硅层进行变相补偿，减小因磷扩带来的方阻变大的影响，提升了太阳能电池的光电转换效率。
根据本征多晶硅层的淀积原理，该反应过程主要是应用硅烷的热分解，其具体过程大概可以分为以下三个步骤：
对于该淀积过程中的硅烷在表面吸附，再进行两步分解形成多晶硅层的过程，其反应过程并没有严格的顺序性。它可以分为两个过程，表面反应过程和气相反应过程，如图4所示，其中气相反应是应该避免的，因为反应生成物会形成束状物，这会导致反应物粘附性差、低密度和高缺陷，在多晶硅的生长过程中如果气相反应占主导地位会使膜表面变污、变糙，膜的质量变差。
在使用磷烷作为掺杂源进行原位掺杂多晶硅层淀积时，其反应机理与本征多晶硅层的反应机理有较大的不同。究其原因，磷烷分子有一个孤立的电子对而显示出强极性，导致磷烷对表面的吸附性比硅烷高大约40倍，从而遏制了表面对硅烷的吸附，这也直接阻碍了多晶硅膜在表面的形成。然而，如上文所言，多晶硅膜形成的三个步骤并没有明显的顺序性，而气相反应的产物SiH2也有一个孤立的电子对，其也具有强极性，使得SiH2有能力和磷烷竞争对表面的吸附，从而使得反应可以继续进行下去，这样也就直接导致气相反应占据了主导地位。所以，相较于本征多晶硅膜，该薄膜的生长速率大大减小，其均匀性和质量也都大大降低。
基于上述原因，本发明希望尽可能规避气相反应占据主导地位的情况。但由于淀积过程中的无序性，原位掺杂磷烷进入，该过程无法进行有效控制，除非进行非原位掺杂，如后续的高温扩散，但又会增加额外的工艺步骤和设备资金投入。
因此，本发明是为了保证背钝化层具有良好钝化性能的同时，降低膜层生长所需的时间，从而提高生产效率增加产量，本征多晶硅/掺杂多晶硅膜层的基本逻辑思路是先在遂穿层外生长本征多晶硅层，利用本征层的生长速率大于掺杂层的生长速率快速推进膜厚的增加，再在本征层外生长原位掺杂多晶硅层，后进行快速高温退火，激活杂质。伴随着高温退火过程，虽然磷元素会从掺杂层扩散进入本征层，导致杂质浓度降低，但由于本征层的存在，本征层/多晶层的叠加使得膜厚增加，经过退火后膜层中的晶粒增大，促使方阻降低的作用大于杂质扩散引起方阻升高的作用。
原位掺杂多晶硅膜层在退火前可认为是均匀的磷元素分布，在进行高温退火过程中，是为固定掺杂源扩散，即恒量源扩散，这时的扩散分布曲线，满足高斯分布，如图5，根据不同的时间t，表现不一样的曲线。针对图5的磷掺杂高斯分布曲线，原位掺杂层本身内部并不会如图中所描述的巨大掺杂浓度变化，但在遂穿层与掺杂层的界面上，由于杂质浓度差的存在，其表面依然会发生杂质的高斯分布扩散。那么，伴随着浓度差的依次存在，掺杂多晶硅层外表面浓度降低，方阻增大。
为了规避上述情况，本发明在遂穿层/多晶硅层间再生长一层本征层。该本征层主要起到的作用为，快速推进膜层深度的增加，使得本征层/掺杂层在快速高温退火工艺中晶粒增大，促使方阻降低的作用大于杂质扩散引起的方阻增大的作用。
在膜层开发过程中，本发明主要对比了：
1、在遂穿层外直接生长100mins原位掺杂层；
2、在遂穿层先生长5mins本征层，再生长掺杂层10mins和本征层5mins的6次循环，最后淀积掺杂层5mins；
3、在遂穿层生长本征层5mins，再生长掺杂层95mins；
4、在遂穿层生长本征层3mins，降低磷烷流量，再生长掺杂层97mins；
5、淀积温度降低，其他条件与4相同。
上述对比的结果如表1所示。
表1
对比5组实验后，我们发现实验4，相较遂穿层外直接生长掺杂层获得的退火后方阻最小，虽然该过程中，生长速率只有大概19%的提升，尤其当与实验2、3的生长速率相比时，其提升效果并不明显。这19%的速率增长主要来自以下三方面：
（1）遂穿层外先快速淀积了本征层；
（2）PH3与SiH4的比例降低，使得PH3对基底的吸附作用降低促使SiH4分解过程中的气相反应强度降低；
（3）本征层对表面的影响。
在实验过程中，本发明又利用扫描电子显微镜扫描了不同温度下，不同PH3流量的图像。如图6所示。
观察图6中的A、图6中的B、图6中的C，三部分均得到较好的颗粒表面，其粗造度大约为3%的表面深度，而图6中的D为1.8%，图6中的E为无定形的光滑层。图6的粗糙度即为上文晶粒大小的表征。
根据上述实验分析，对常规的遂穿层/掺杂多晶硅层结构，通过在其中间再生长一层本征多晶硅层，既快速增加了膜层生长的速率，又降低了因快速高温退火引起磷扩导致方阻增大。
针对上述开发思路和实验结果，本发明先在遂穿层外生长一定厚度的本征多晶硅层，其作用为增加背膜钝化层的生长速率，使得膜层增厚，在高温退火工序中，由于高膜厚带来的晶粒增大降低了因磷扩散导致的方阻增大，本发明的磷源含量相比常规扩散工艺要少。
本申请主要针对生长速度，其差异会来自温度，炉压，硅烷浓度等，尤其这三者越大，生长速度越大，过快的生长速度会降低多晶硅膜的质量，如不够质密，会发雾或有针孔；对于第二层膜的生长速度，根据其速度甚至会比第一层膜小25倍。
以下是本发明的具体实施例以及对比例。
实施例1
一种TOPCon钝化结构的制备方法，所述方法包括以下步骤：
（1）炉管内杂质抽空：
1）吹扫：遂穿层完成后，将炉管内的残余硅烷通过通入氩气去除干净，时间设定为100s，温度设定为620℃，氩气流量范围为1000sccm，炉管压力设定为60pa；
2）抽空及检漏：将吹扫步骤中的剩余氩气抽出，时间设定为100s，温度设定为620℃；剩余氩气抽出后，查看炉管是否有裂纹和密封不好的情况出现，导致真空压力出现回升波动，时间设定20秒，温度保持不变，关闭所有气体通入，炉管压力范围为10pa；
3）真空稳定：等待炉管内抽到设定真空压力，时间、温度、压力与步骤2）保持一致；
（2）本征多晶硅淀积：温度保持不变，进行本征多晶硅淀积，在遂穿氧化层外进行本征多晶硅层淀积，作用为增加整体膜层厚度，在后续退火晶化过程中抵消因高温扩散带来的方阻增大现象的氧化层外第一层膜，淀积时间设定为180s，硅烷流量设定为2000sccm，功率设定为9500w，炉管压力为800pa；生长速度为10nm/min，第一层膜厚度为30nm；
（3）抽空：将炉管中多余的硅烷抽出，抽空时间为20s，炉管压力为13pa；
（4）原位掺杂多晶硅层淀积：温度保持不变，在本征多晶硅膜层外进行掺杂多晶硅层淀积作为氧化层外第二层膜，时间为100mins，硅烷流量为2000sccm，磷烷流量为700sccm，惰性气体流量为5500-6500sccm，本实施例惰性气体为氩气，功率为9500w，炉管压力为800pa；生长速度为1.5nm/min，厚度为150nm，磷浓度为4e20cm-3；结合第一层膜以及第二层膜大幅缩小总体膜层生长所需时间；此时，第二层膜厚度大于第一层膜；
（5）充氩气出舟：将炉管通入大量氩气，恢复炉管的常压状态，充氩气时间设定为90s，氩气流量为3000sccm，出舟时间设定为100s。
通过上述方法得到的结构，如图1所示，包括氧化硅层，氧化硅层外为第一层膜，第一层膜外为第二层膜；第二层膜的厚度大于第一层膜，第一层膜和第二层膜数量均为一层；第一层膜为i-poly层，第二层膜为N-poly层。
实施例2
与实施例1相比，在步骤（1）中，1）吹扫：时间设定为100s，温度设定为500℃，氮气流量范围为800sccm，炉管压力设定为100pa；2）抽空及检漏：将吹扫步骤中的剩余氮气抽出，时间设定为200s，温度设定为500℃；剩余氮气抽出后，查看炉管是否有裂纹和密封不好的情况出现，导致真空压力出现回升波动，时间设定40秒，温度保持不变，关闭所有气体通入，炉管压力范围为30pa。
在步骤（2）中，淀积时间设定为600s，硅烷流量500sccm，功率为3000W，炉管压力100pa，生长速度为1nm/min，第一层膜厚度为10nm；在步骤（4）中，淀积时间为120mins，硅烷流量1000sccm，磷烷流量1500sccm；氮气流量为5500sccm，功率为3000w，炉管压力为150pa，生长速度为1nm/min，厚度为120nm，磷浓度为3e19cm-3；其余步骤均和实施例1相同。
实施例3
与实施例1相比，在步骤（2）中，淀积时间设定为120s，硅烷流量4000sccm，功率为20000W，炉管压力1000pa，生长速度20nm/min，第一层膜厚度为40nm；在步骤（4）中，淀积时间为80mins，硅烷流量4000sccm，磷烷流量500sccm；氮气流量为6500sccm，功率为20000w，炉管压力为1200pa，生长速度为3nm/min，厚度为240nm，磷浓度为2e22cm-3；其余步骤均和实施例1相同。
实施例4
与实施例1相比，在步骤（1）、（3）、（4）、（5）中，惰性气体为氮气；其余步骤均和实施例1相同。
对比例1
与实施例1相比，没有步骤（2）、（3），步骤（4）中淀积时间设置为103mins，其余步骤均和实施例1相同。
对比例2
与实施例2相比，没有步骤（2）、（3），步骤（4）中淀积时间设置为130mins，其余步骤均和实施例2相同。
对比例3
与实施例3相比，没有步骤（2）、（3），步骤（4）中淀积时间设置为82mins，其余步骤均和实施例3相同。
对比例4
与实施例3相比，没有步骤（2）、（3），步骤（4）中淀积时间设置为120mins，其余步骤均和实施例3相同。
对比例5
与对比例4相比，根据现有技术的TOPCon钝化结构的制备方法（CN111509054），完成步骤（4）后在退火设备中，再经过800℃-1000℃的退火氧化，在最外层再生长一层钝化层。除在最外层生长10nmSiOx层外，其余步骤均与对比例4相同。
在遂穿层间先生长i-poly层再进行原位掺杂生长n-poly层，产线几次批量生产后方阻和节省时间的数据以及开路电压、短路电流结果，通过相应的实施例与对比例进行对比，效率提升0. 15%，主要提高了开路电压Voc、短路电流Isc以及填充因子FF，见表2。
表2
对比实施例1和实施例4，实施例1惰性气体为氩气，实施例4气体为氮气，实施例1效率比实施例4高出0.02%。其中，转换效率可以从上表中Eta上可以体现出来。另外，开路电压-Uoc、短路电流-Isc、填充因子-FF数据也有一定的提升作用，详细见表2。
通过对比相应的实施例与对比例，以本征层厚度10-30nm，掺杂多晶硅层厚度130-150nm，取本征层厚度30nm，掺杂层150nm，即实施例4与对比4进行对比，在相同时间内，LPCVD设备以每炉5-6管，每管1600片进行产量计算，每炉每日提升产量1.6万-1.92万片。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种TOPCon钝化结构的制备方法，其特征在于，所述TOPCon钝化结构的制备方法包括以下步骤：
（1）炉管内杂质抽空；
（2）本征多晶硅淀积：保持恒温，在遂穿氧化层外进行本征多晶硅层淀积，作为氧化层外第一层膜，淀积时间设定为120-600s，硅烷流量设定为500-4000sccm，功率设定为3000-20000w，炉管压力为100-1000pa，生长速度为1-20nm/min，第一层膜厚度为10-40nm；
（3）抽空：将炉管中多余的硅烷抽出，炉管压力为5-50pa；
（4）原位掺杂多晶硅层淀积：温度恒温，在本征多晶硅膜层外进行掺杂多晶硅层淀积作为氧化层外第二层膜，时间为80-120mins，硅烷流量为1000-4000sccm，磷烷流量为500-1500sccm，惰性气体流量为5500-6500sccm，功率为3000-20000w，炉管压力为150-1200pa，生长速度为1-3nm/min，厚度为120-240nm，磷浓度为3e19cm-3-2e22cm-3；结合第一层膜以及第二层膜大幅缩小总体膜层生长所需时间；此时，第二层膜厚度大于第一层膜；
（5）充惰性气体出舟：将炉管通入大量惰性气体，恢复炉管的常压状态，以便后续的开炉门取晶硅片。
2.根据权利要求1所述的TOPCon钝化结构的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）炉管内杂质抽空，包括以下步骤：
1）吹扫：遂穿层完成后，将炉管内的残余硅烷通过通入氮气去除干净，时间设定为100-200s，温度设定为500-630℃，氮气流量范围为800-1000sccm，炉管压力设定为30-100pa；
2） 抽空及检漏：将吹扫步骤中的剩余氮气抽出，时间设定为100-200s，温度设定为500-630℃；剩余氮气抽出后，查看炉管是否有裂纹和密封不好的情况出现，导致真空压力出现回升波动，时间设定20-40秒，温度保持不变，关闭所有气体通入，炉管压力范围为5-30pa；
3）真空稳定：等待炉管内抽到设定真空压力，时间、温度、压力与步骤2）保持一致。
3.根据权利要求2所述的TOPCon钝化结构的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中时间设定为160s，温度设定为620℃，氮气流量范围为1000sccm，炉管压力设定为60pa；步骤2）中时间设定为160s，温度设定为620℃；查看炉管是否有裂纹和密封时，设定为30s，炉管压力为10pa。
4.根据权利要求1所述的TOPCon钝化结构的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中淀积时间设定为180s，硅烷流量设定为2000sccm，功率设定为9500w，炉管压力为800pa，生长速度为10nm/min，第一层膜厚度为30nm。
5.根据权利要求1所述的TOPCon钝化结构的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中淀积时间设定为600s，硅烷流量设定为500sccm，功率设定为3000w，炉管压力为110pa，生长速度为1nm/min，第一层膜厚度为10nm。
6.根据权利要求1所述的TOPCon钝化结构的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中炉管压力为35pa。
7.根据权利要求1所述的TOPCon钝化结构的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中时间为100mins，硅烷流量为2000sccm，磷烷流量为700sccm，惰性气体流量为6300sccm，功率为9500w，炉管压力为220pa，生长速度为1.5nm/min，厚度为150nm，磷浓度为4e20cm-3。
8.根据权利要求1所述的TOPCon钝化结构的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中时间为120mins，硅烷流量为1000sccm，磷烷流量为1500sccm，惰性气体流量为5500sccm，功率为3000w，炉管压力为150pa，生长速度为1nm/min，厚度为120nm，磷浓度为3e19cm-3。
9.根据权利要求1或7或8所述的TOPCon钝化结构的制备方法，其特征在于，所述惰性气体为氮气或氩气。
10.一种TOPCon钝化结构，其特征在于，所述结构包括氧化硅层，氧化硅层外为第一层膜，第一层膜外为第二层膜；第二层膜的厚度大于第一层膜，第一层膜和第二层膜数量均为一层；第一层膜为i-poly层，第二层膜为N-poly层。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20220624 |