CN114744054A - 一种TOPCon电池及其制备方法 - Google Patents

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CN114744054A CN202210255501.9A CN202210255501A CN114744054A CN 114744054 A CN114744054 A CN 114744054A CN 202210255501 A CN202210255501 A CN 202210255501A CN 114744054 A CN114744054 A CN 114744054A
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袁陨来
叶枫
王建波
吕俊
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Xian Longi Solar Technology Co Ltd
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Abstract

本申请的实施例公开了一种TOPCon电池及其制备方法，该TOPCon电池包括硅衬底以及位于所述硅衬底正面的扩散层和第一电极，所述第一电极包括多条细栅线；所述扩散层上设有与所述细栅线对应分布的若干栅线预设区，所述栅线预设区内设有第一钝化接触结构，所述第一钝化接触结构包括沿背离所述硅衬底方向依次设置的第一隧穿氧化层和第一掺杂硅层。本申请的电池在降低掺杂硅层对光的寄生吸收，减少电流损失的同时能够降低金属接触区域的载流子复合，提高电池的开路电压和转换效率。

Description

一种TOPCon电池及其制备方法
技术领域
本申请涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种TOPCon电池及其制备方法。
背景技术
在影响太阳能电池光电转换效率的诸多因素中，金属电极与晶体硅接触处的复合成为影响太阳电池效率的关键因素。隧穿氧化物钝化接触(Tunnel Oxide PassivatedContact solar cell,TOPCon)太阳能电池是目前最具有发展前景的太阳能电池之一，其隧穿氧化物钝化接触结构由一层超薄的隧穿氧化层和掺杂硅层组成，可显著降低金属接触区域的复合，同时兼具良好的接触性能。
然而目前的TOPCon结构大部分应用于太阳电池的背面。
发明内容
TOPCon电池前表面采用传统电池结构，导致在减少载流子复合方面有很大的局限性，限制了转换效率的进一步提高。
本申请的一个目的是提供一种TOPCon电池，其在硅衬底正面的局部区域具有TOPCon结构，以期在实现优异的光电转换效率的同时减少正面寄生吸收。
本申请的另一目的是提供一种TOPCon电池的制备方法，该方法能够便捷地在目标区域形成TOPCon结构，从而提高电池效率。
本申请的目的不限于上述目的，上述未提及的本申请的其他目的和优点可以从以下描述中进行理解，并通过本申请的实施方式更清晰地进行理解。此外，容易理解的是，可以通过权利要求中披露的特征及其组合来实现本申请的目的和优点。
第一方面，根据本申请的实施例，本申请提出了一种TOPCon电池，包括：
硅衬底以及位于所述硅衬底正面的扩散层和第一电极，所述第一电极包括多条细栅线；
所述扩散层上设有与所述细栅线对应分布的若干栅线预设区，所述栅线预设区内设有第一钝化接触结构，所述第一钝化接触结构包括沿背离所述硅衬底方向依次设置的第一隧穿氧化层和第一掺杂硅层。
在其中的一些实施例中，所述栅线预设区在垂直于其延伸方向的截面形状为倒金字塔形，且所述第一钝化接触结构的横截面形状与所述栅线预设区的截面形状相适配。
在其中的一些实施例中，所述栅线预设区包括形成在所述扩散层上的凹槽，所述第一钝化接触结构随着所述凹槽形成，所述细栅线叠置在所述凹槽中，并与所述第一钝化接触结构欧姆接触；
可选的，所述凹槽的横截面形状呈倒金字塔形或下凹的圆弧形、三角形或四边形。
在其中的一些实施例中，所述第一隧穿氧化层为氧化硅薄膜，且厚度为1.3～1.7nm；
和/或，所述第一掺杂硅层的厚度为110～130nm。
在其中的一些实施例中，所述的TOPCon电池还包括：
第二钝化接触结构，形成于所述硅衬底的背面，所述第二钝化接触结构包括沿背离所述硅衬底方向依次设置的第二隧穿氧化层和第二掺杂硅层。
在其中的一些实施例中，所述的TOPCon电池还包括：
正面钝化层，形成于所述扩散层背离所述硅衬底的表面且覆盖所述第一钝化接触结构；
背面钝化层，形成于所述第二掺杂硅层背离所述硅衬底的表面；
所述第一电极贯穿所述正面钝化层与所述扩散层形成欧姆接触；
可选的，所述正面钝化层为SiOx层、AlOx层、SiNx层、SiONx层中的一种或几种叠层组合；
可选的，所述背面钝化层为SiNx层和SiONx层中的一种或两种叠层组合。
在其中的一些实施例中，所述硅衬底的正面为金字塔形制绒面；
和/或，所述硅衬底的背面为抛光面。
第二方面，根据本申请的实施例，本申请提出了一种制备如上所述TOPCon电池的方法，包括：
在硅衬底的正面依次形成扩散层和硼硅玻璃层；
在所述硅衬底上对应细栅线预设的位置开槽，形成贯穿所述硼硅玻璃层的栅线预设区；
在所述栅线预设区内形成第一钝化接触结构，所述第一钝化接触结构包括沿背离所述硅衬底方向依次设置的第一隧穿氧化层和第一掺杂硅层。
在其中的一些实施例中，在所述硅衬底上对应细栅线预设的位置开槽，形成贯穿所述硼硅玻璃层的栅线预设区包括：
利用激光在所述硅衬底上对应细栅线预设的位置开槽形成所述栅线预设区。
在其中的一些实施例中，所述栅线预设区在贯穿所述硼硅玻璃层的同时向下延伸在所述扩散层上形成凹槽，所述第一钝化接触结构随着所述凹槽形成，且所述第一钝化接触结构的表面相比所述硼硅玻璃层的表面更靠近所述硅衬底中心；
可选的，在其中的一些实施例中，在形成所述栅线预设区之后，还包括：对开槽后的所述硅衬底正面进行修饰，以去除所述硅衬底正面的损伤层和修饰所述栅线预设区表面；
可选的，所述修饰包括用0.8～1.2wt％的碱溶液于70～90℃下对所述硅衬底正面进行浸泡；
可选的，在其中的一些实施例中，在所述栅线预设区内形成第一钝化接触结构之后，还包括：在硅衬底的背面形成第二钝化接触结构，所述第二钝化接触结构包括沿背离所述硅衬底方向依次设置的第二隧穿氧化层和第二掺杂硅层；
可选的，在其中的一些实施例中，在硅衬底的背面形成第二钝化接触结构之后，还包括：在所述扩散层的表面制备正面钝化层；在所述第二掺杂硅层的表面制备背面钝化层。
本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本申请实施例提供的TOPCon电池在硅衬底和正面细栅线之间设置了包括第一隧穿氧化层和第一掺杂硅层的钝化接触结构，在降低掺杂硅层对光的寄生吸收，减少电流损失的同时能够降低金属接触区域的载流子复合，提高电池的开路电压和转换效率。
本申请公开的制备方法通过预先形成栅线预设区实现了目标区域钝化接触结构的制备，简化了工艺步骤，降低了生产成本，适用于产业化生产。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本申请一种实施方式的TOPCon电池的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
在本说明书的描述中，参考术语“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申请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必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
隧穿氧化钝化接触(TunnelOxidePassivatedContact,TOPCon)电池能够有效降低复合损失，提高电池光电转换效率，其优异的钝化性能主要来自两个方面，一是由超薄SiOx层提供的化学钝化效应，另一个是由掺杂poly-Si层提供的场钝化效应，具体的，超薄SiOx层对载流子有选择透过性，多子可以穿透这层钝化层，而少子则被阻挡。基于此，在钝化接触结构上形成金属电极，就可以得到无需开孔的钝化接触。此时，该金属电极可以对穿透超薄氧化硅层和掺杂硅层对多子进行收集，而被阻挡在钝化接触结构内的少子无法在金属接触区域与多子发生复合，从而可以降低复合速率。
与晶硅发射极相比，掺杂硅层在可见光波段的吸收系数较大，若将其用于电池正面窗口层会产生寄生吸收，降低短路电流，因此现有的TOPCon结构多应用于作为非受光面的电池背表面场，而很少应用于正面(即受光面)。现阶段，市场需求的不断增加使得对太阳能电池提出了更高的要求，而电池正面金属接触区域的复合严重制约了太阳能电池效率的进一步提升，如何合适地将TOPCon结构应用于电池正面将有望获得效率进一步提高的太阳能电池。
鉴于此，请参阅图1，本申请提出了一种TOPCon电池，包括硅衬底10以及位于所述硅衬底正面的扩散层20和第一电极，所述第一电极包括多条细栅线301；
所述扩散层20上设有与所述细栅线301对应分布的若干栅线预设区40，所述栅线预设区40内设有第一钝化接触结构50，所述第一钝化接触结构50包括沿背离所述硅衬底10方向依次设置的第一隧穿氧化层和第一掺杂硅层。
本实施例的TOPCon电池对硅衬底10正面进行改进，通过在扩散层20上设置栅线预设区40，并将第一钝化接触结构50形成在这些与细栅线301对应设置的栅线预设区40内，能够消除金属与硅的直接接触，从而降低金属接触区域的载流子复合，提高电池的光电转换效率和开路电压。其中，由于第一钝化接触结构50只存在于与细栅线301对应的局部区域，这减少了钝化接触结构在电池正面的面积占比，从而能够显著降低掺杂硅层对光的寄生吸收，减少电流损失，进而提高电池的短路电流。
此外，本实施例的TOPCon电池通过预先形成栅线预设区40，一方面提高了在目标区域形成第一钝化接触结构50的准确性，另一方面降低了在目标区域形成第一钝化接触结构50的工艺复杂性和成本，例如无需通过在扩散层20全表面生长第一钝化接触结构后经掩膜、去除非目标区域钝化接触结构以获得仅在目标区域具有钝化接触结构的电池。
其中，优选地，所述栅线预设区40沿细栅线301的印刷线路延伸，即沿细栅线的长度方向延伸，其中所述细栅线301的根数与栅线预设区40的个数对应，皆为20-500条，更佳地，所述细栅线301的根数为80-200条。所述细栅线301可以是直线，也可以是曲线形、弧形、波浪形、折线形等，栅线预设区40形状优选与细栅线对应，其实施方式并不局限于本申请所举实施例。
其中，本申请中对硅衬底10的种类不做具体限定，可自行选择。例如硅衬底10可以为P型硅衬底，或者为N型硅衬底。为了使TOPCon电池具有更高的效率，优选为N型硅衬底。本申请的实施例中以N型硅衬底为例进行阐述。
其中，扩散层20是对硅衬底10进行硼扩散，得到的方阻在190～210Ω/sq的P+发射极层。在扩散形成扩散层20的过程中，会自发地在扩散层20表面生长出一层具有一定厚度的硼硅玻璃层(BSG层)，该层主要为富含硼的二氧化硅层，杂质含量较多，会影响电池效率。在常规的太阳能电池制备工艺中，需去除硼硅玻璃层以避免影响电池品质。在本申请的实施例中，优选栅线预设区40贯穿扩散层20表面的硼硅玻璃层，使得细栅线301能够与扩散层20形成良好的欧姆接触。而在不与细栅线301对应的非目标区域，扩散层20表面的硼硅玻璃层通过本领域常用的适当方式被去除。
其中，上述第一遂穿氧化层和第一掺杂硅层的材质和厚度可以根据实际应用场景进行设置。例如：上述第一遂穿氧化层可以为氧化硅薄膜，如一氧化硅薄膜，或二氧化硅薄膜，或两者的层叠。上述第一掺杂硅层可以为掺杂非晶硅层或掺杂多晶硅层，优选为掺杂多晶硅层，掺杂元素优选为硼，方阻在70～90Ω/sq之间，优选为80Ω/sq。
进一步地，在其中的一些实施例中，请参阅图1，所述栅线预设区40在垂直于其延伸方向的截面形状为倒金字塔形，且所述第一钝化接触结构50的横截面形状与所述栅线预设区40的截面形状相适配。
在其他因素相同的情况下，具有倒金字塔形截面形状的第一钝化接触结构50具有的侧面积更大，进而能够增大形成在其上方的电极的面积，从而增大电极与硅衬底的接触面积，以此降低电极与硅衬底之间的接触电阻，利于电极收集更多的多数载流子，并可降低串联电阻。可以理解的是，栅线预设区40的横截面形状不限于倒金字塔形，可以为下凹的圆弧形、三角形或四边形(例如矩形或梯形)等，本申请并不予以限制。
进一步地，在其中的一些实施例中，所述栅线预设区包括形成在所述扩散层上的凹槽，所述第一钝化接触结构随着所述凹槽形成，所述细栅线叠置在所述凹槽中，并与所述第一钝化接触结构欧姆接触；
可选的，所述凹槽的横截面形状呈倒金字塔形或下凹的圆弧形、三角形或四边形。
在本实施方式中，当细栅线301叠置在所述凹槽中时，第一钝化接触结构10朝向细栅线301的底面和侧面能够同时与细栅线301接触，从而能够增大电极与第一钝化接触结构50的接触面积，提升钝化效果。
进一步地，在其中的一些实施例中，所述第一隧穿氧化层为氧化硅薄膜，优选为二氧化硅薄膜，且厚度为1.3～1.7nm，优选为1.5nm；
和/或，所述第一掺杂硅层的厚度为110～130nm，优选为120nm。
其中，钝化效果的好坏与第一隧穿氧化层和第一掺杂硅层的厚度密切相关。例如，当第一隧穿氧化层很薄时，不足以对少子的传输产生阻碍，界面钝化效果较差，当第一隧穿氧化层超过临界厚度1.7nm时，多数载流子的隧穿将无法实现，光生载流子会大量在界面处发生复合，导致电池的光电转换效率值也急剧下降。掺杂硅层厚度越大，对光线的吸收越严重，但是厚度太薄会使掺杂元素(如硼、磷)注入接触到硅衬底，导致缺陷增多，复合增加。
进一步地，在其中的一些实施例中，请参阅图1，所述的TOPCon电池还包括：第二钝化接触结构60，形成于所述硅衬底20的背面，所述第二钝化接触结构60包括沿背离所述硅衬底方向依次设置的第二隧穿氧化层和第二掺杂硅层。
在本实施例中，第二钝化接触结构60覆盖电池背表面场，能够显著降低电池背面复合。其中，第二隧穿氧化层的构成及厚度与第一隧穿氧化层相同，第二掺杂硅层可以为掺杂非晶硅层或掺杂多晶硅层，优选为掺杂多晶硅层，掺杂元素优选为磷，方阻在70～90Ω/sq之间，优选为80Ω/sq。
进一步地，在其中的一些实施例中，请参阅图1，所述的TOPCon电池还包括：
正面钝化层70，形成于所述扩散层20背离所述硅衬底10的表面且覆盖所述第一钝化接触结构50；
背面钝化层80，形成于所述第二掺杂硅层背离所述硅衬底10的表面；
所述第一电极贯穿所述正面钝化层70与所述扩散层20形成欧姆接触；
可选的，所述正面钝化层70为SiOx层、AlOx层、SiNx层、SiONx层中的一种或几种叠层组合；
可选的，所述背面钝化层80为SiNx层和SiONx层中的一种或两种叠层组合。
其中，在本申请优选的实施例中，正面钝化膜70为AlOx层、SiNx层两种由内向外层叠组成，厚度可以为50-200nm，背面钝化层80为SiNx层，厚度可以为50-200nm。
进一步地，在其中的一些实施例中，请参阅图1，所述硅衬底10的正面为金字塔形制绒面，所述硅衬底10的背面为抛光面。
可选用碱液制绒或反应离子刻蚀技术在硅衬底10正面形成金字塔形貌的制绒面，该绒面结构可以起到陷光的作用，减少太阳能电池对光线的反射，使得更多的光线可以折射到太阳能电池内，提高太阳能电池对光能的利用率。
根据本申请的实施例，本申请还提出了一种制备如上所述TOPCon电池的方法，包括：
在硅衬底10的正面依次形成扩散层20和硼硅玻璃层；
在所述硅衬底上对应细栅线301预设的位置开槽，形成贯穿所述硼硅玻璃层的栅线预设区40；
在所述栅线预设区40内形成第一钝化接触结构50，所述第一钝化接触结构50包括沿背离所述硅衬底10方向依次设置的第一隧穿氧化层和第一掺杂硅层。
其中，本申请对制备扩散层20的方式不做具体限定，例如可通过硼扩散的方式进行，硼扩散可以是利用离子注入、热扩散或者掺杂源涂布推进等，用户可根据实际需求进行方式的选择和对应的制备条件的选择。进一步的，控制扩散层的方阻范围为190-210Ω/sq，包括端点值。其中硼硅玻璃层在扩散形成扩散层20的过程中会自发地生长于扩散层20背离硅衬底10的表面，其厚度与硼扩散工艺相关。
本实施例事先在用于叠置细栅线301的预设位置开槽，以去除所述预设位置对应的BSG层形成栅线预设区，开槽图形与细栅线丝网印刷图像匹配一致。在这种情况下，由于电极接触位置已经没有BSG层，便于进行第一钝化接触结构50的制备。
其中，本申请对开槽的方式不做具体限定，可以为激光刻蚀、物理刻蚀或化学刻蚀等。
其中，本申请对制备第一钝化接触结构50的方式不做具体限定，可自行选择，例如在栅线预设区40制备第一隧穿氧化层，然后在第一隧穿氧化层背离硅衬底的表面制备第一硅层，并对所述第一硅层进行掺杂，形成所述第一掺杂硅层(N-Poly)。
可选的，在栅线预设区40制备所述第一隧穿氧化层包括：
利用高温热氧化法、硝酸氧化法、臭氧氧化法、化学气相沉积法中的任一种方法，在所述栅线预设区制备所述第一隧穿氧化层。
第一隧穿氧化层为二氧化硅层，厚度为1.3～1.7nm。
可选的，在第一隧穿氧化层背离硅衬底的表面制备第一硅层可以采用低气压化学气相沉积法，或者等离子体增强化学气相沉积法等。
可选的，对所述第一硅层进行掺杂，形成所述第一掺杂硅层包括：利用扩散法或者离子注入法、或者激光掺杂法对所述第一硅层进行掺杂，形成所述第一掺杂硅层。掺杂元素可以为硼，第一掺杂硅层的方阻在70～90Ω/sq之间。
需要指出的是，在进行扩散时会在硅衬底10的背面形成扩散层以及形成绕镀的硼硅玻璃层，所以在扩散后还需要利用链式清洗设备，并采用酸性清洗溶液去除背面扩散层及绕镀硼硅玻璃层。具体的，上述酸性清洗溶液可以为任一能够去除背面扩散层和绕镀硼硅玻璃层的酸性溶液。例如：该酸性清洗溶液可以为氢氟酸，或氢氟酸与无机酸(例如硝酸、硫酸)的混合液。上述酸性清洗溶液的浓度和液面高度、以及通过酸性清洗溶液去除背面扩散层和绕镀硼硅玻璃层时的工艺条件，可以根据实际需求进行设置，只要能够应用到本发明实施例提供的太阳能电池的制造方法中均可。例如：在去除背面扩散层时，当酸性清洗溶液为氢氟酸、硝酸和硫酸的混合液时，HF:HNO3:H2SO4＝54:165:38(体积比)，温度25±2℃，刻蚀量0.4±0.05g，背面反射率35±2％。
进一步地，在其中的一些实施例中，在所述硅衬底上对应细栅线301预设的位置开槽，形成贯穿所述硼硅玻璃层的栅线预设区40包括：
利用激光在所述硅衬底上对应细栅线301预设的位置形成所述栅线预设区40。
可选的，设置激光功率为10～50W、频率为20000～60000Hz，开槽的图形与细栅线图形一致，在去除该图形区域对应的表层BSG后，激光同时对下层的硅进行烧灼，形成倒金字塔形栅线预设区40。
本实施例的形成栅线预设区40的方法相较现有方法，如光刻方法，避免了印刷耐酸碱浆料、掩膜、光刻等工艺步骤，该方法实现过程简单，制备时间短，只需要增加激光一个步骤，不会额外带入化学污染，成本低，对准准确性高，且容易实现大批量生产。
进一步地，在其中的一些实施例中，在其中的一些实施例中，所述栅线预设区40在贯穿所述硼硅玻璃层的同时向下延伸在所述扩散层20上形成凹槽，所述第一钝化接触结构50随着所述凹槽形成，且所述第一钝化接触结构50的表面相比所述硼硅玻璃层的表面更靠近所述硅衬底10中心。
在本实施例中，所述栅线预设区40包括所述扩散层40上的凹槽，第一钝化接触结构50随着凹槽形成，其中第一钝化接触结构50背离所述硅衬底10的表面低于硼硅玻璃层背离所述硅衬底10的表面，此时，当细栅线301被叠置在所述凹槽中后，第一钝化接触结构10朝向细栅线301的底面和侧面能够同时与细栅线接触，从而能够增大电极与第一钝化接触结构50的接触面积，也就能增加由第一钝化接触结构50介导的电极与硅衬底10的接触面积，提升钝化效果。
进一步地，在其中的一些实施例中，在形成所述栅线预设区40之后，还包括：
对开槽后的所述硅衬底10正面进行修饰，以去除所述硅衬底10正面的损伤层和修饰所述栅线预设区40表面；
可选的，所述修饰包括用0.8～1.2wt％的碱溶液于70～90℃下对所述硅衬底10正面进行浸泡。
示例性地，在激光灼烧去除BSG层形成栅线预设区40的过程中，由于BSG层较薄，不可避免地会对BSG层下方的硅进行灼烧，造成损伤，上述碱溶液可以为任一能够去除损伤层并可对例如倒金字塔形的栅线预设区40进行棱角圆润化修饰的碱性溶液，利于提高电池品质。例如：该碱溶液可以为氢氧化钾，氢氧化钠或它们的混合液。在其中一个实施例中，该碱性溶液为水、氢氧化钾和制绒添加剂的混合液。其中，上述制绒添加剂可以为任一种能够调节氢氧化钾横向和纵向腐蚀速率的制绒添加剂。例如：制绒添加剂可以是由常州时创能源科技公司提供的型号为TS55的制绒添加剂。在上述情况下，在碱溶液中的氢氧化钾对栅线预设区40进行腐蚀清洗过程中，制绒添加剂可以调整氢氧化钾的纵向和横向的腐蚀速率，使得经修饰处理后栅线预设区40的倒金字塔结构更加规则和均匀，有利于后续在栅线预设区40获得更加规则和均匀的第一钝化接触结构，进而使得位于栅线预设区40上方的所有电极与硅衬底之间均具有较大的接触面积，利于上述每个电极对多数载流子的收集，进一步提高太阳能电池的光电转换效率。
其中，上述碱溶液中水、氢氧化钾和制绒添加剂的体积比可以为：354:5.5:2，此时，碱溶液中氢氧化钾进行腐蚀清洗时的腐蚀强度适中。此外，上述采用碱溶液对硅衬底正面进行修饰时的处理条件也可以根据实际需求进行设置。例如：上述处理条件可以是碱溶液的温度为70℃～90℃，工艺时间为100～150s。在上述情况下，可以完全去除损伤层以及获得规则和均匀的倒金字塔形栅线预设区40，确保具有良好修复效果。
进一步地，在其中的一些实施例中，在所述栅线预设区40内形成第一钝化接触结构50之后，还包括：
在硅衬底10的背面形成第二钝化接触结构60，所述第二钝化接触结构60包括沿背离所述硅衬底10方向依次设置的第二隧穿氧化层和第二掺杂硅层。
其中，本申请对制备第第二钝化接触结构60的方式不做具体限定，可自行选择，例如在硅衬底10的背面制备第二隧穿氧化层，然后在第二隧穿氧化层背离硅衬底的表面制备第二硅层，并对所述第二硅层进行掺杂，形成所述第二掺杂硅层(P-Poly)。
可选的，在硅衬底10背面制备所述第二隧穿氧化层包括：
利用高温热氧化法、硝酸氧化法、臭氧氧化法、化学气相沉积法中的任一种方法，在所述硅衬底制备所述第二隧穿氧化层。
第二隧穿氧化层为二氧化硅层，厚度为1.3～1.7nm。
可选的，在第二隧穿氧化层背离硅衬底10的表面制备第二硅层可以采用低气压化学气相沉积法，或者等离子体增强化学气相沉积法等。
可选的，对所述第二硅层进行掺杂，形成所述第二掺杂硅层包括：利用扩散法或者离子注入法、或者激光掺杂法对所述第二硅层进行掺杂，形成所述第二掺杂硅层。掺杂元素可以为磷，第二掺杂硅层的方阻在70～90Ω/sq之间。
需要指出的是，在进行第二钝化接触结构60制备时会在硅衬底10的正面形成绕镀P-Poly层，所以在第二钝化接触结构60形成之后还需要利用例如槽式清洗设备，并采用碱性清洗溶液去除绕镀P-Poly层。具体的，上述碱性清洗溶液可以为任一能够去除绕镀P-Poly层的碱性溶液。例如：该碱性清洗溶液可以为氢氧化钾，或氢氧化钠，或它们的混合液。上述碱性清洗溶液的浓度和液面高度、以及通过碱性清洗溶液去除绕镀P-Poly层时的工艺条件，可以根据实际需求进行设置，只要能够应用到本发明实施例提供的太阳能电池的制造方法中均可。在其中一个实施例中，该碱性清洗溶液为水、氢氧化钾和制绒添加剂的混合液。其中，上述制绒添加剂可以为任一种能够调节氢氧化钾横向和纵向腐蚀速率的制绒添加剂。例如：制绒添加剂可以是由绍兴拓邦电子科技有限公司提供的型号为BP63的制绒添加剂，上述碱性清洗溶液中水、氢氧化钾和制绒添加剂的体积比可以为340:16:4，处理条件可以是碱性清洗溶液的温度为58℃～62℃，工艺时间为200～250s。
进一步地，在本申请的实施例中，在去除绕镀P-Poly层后还包括去除硅衬底10正面栅线预设区40之外的区域的BSG层的步骤。例如：在槽式清洗设备利用酸性清洗溶液去除正面BSG层，该酸性清洗溶液可以为氢氟酸溶液。上述酸性清洗溶液的浓度和液面高度、以及通过酸性清洗溶液去除正面BSG层时的工艺条件，可以根据实际需求进行设置，只要能够应用到本发明实施例提供的太阳能电池的制造方法中均可。例如：在去除正面BSG层时，当酸性清洗溶液为氢氟酸溶液时，其由HF和水按体积比50:300配置而成，处理条件可以是酸性清洗溶液的温度为25±2℃，工艺时间为200～250s。
进一步地，在其中的一些实施例中，在硅衬底10的背面形成第二钝化接触结构60之后，还包括：
在所述扩散层20的表面制备正面钝化层70；
在所述第二掺杂硅层的表面制备背面钝化层80。
示例性的，可以通过化学气相沉积或原子层沉积等工艺形成上述正面钝化层70，该正面钝化层70的材质和厚度可以根据实际需求进行设置。可选的，所述正面钝化层70包括由内向外层叠的氧化铝层和氮化硅层。由于扩散层的掺杂类型为P+型，氧化铝所带的负的固定电荷对硅表面的电子载流子(少数载流子)具有屏蔽作用，能够降低表面电子载流子的浓度，从而能够降低表面复合速率，使得第一电极可以收集到更多的空穴载流子，提高太阳能电池的光电转换效率。氮化硅层具有减反射的作用，在氧化铝层上形成氮化硅可以增加太阳能电池对光线的吸收，提高太阳能电池对光能的利用率。示例性地，可以采用原子层沉积方法制备氧化铝层，可以利用等离子体增强化学气相沉积设备，通硅烷，氨气，氮气等气体，利用等离子体增强化学气相沉积方法沉积氮化硅层。
示例性的，可以通过化学气相沉积或原子层沉积等工艺在第二掺杂硅层上形成背面钝化层80，该背面钝化层80的材质和厚度可以根据实际需求进行设置。可选的，所述背面钝化层80包括氮化硅层，可以利用等离子体增强化学气相沉积设备，通硅烷，氨气，氮气等气体，利用等离子体增强化学气相沉积方法沉积氮化硅层。
进一步地，在其中的一些实施例中，在所述扩散层20的表面制备正面钝化层70，在所述第二掺杂硅层的表面制备背面钝化层80之后，在正面钝化层70和背面钝化层80上分别进行金属化处理，以形成第二电极90和包括上述细栅线301的第一电极。
示例性的，可以通过印刷烧结等工艺形成上述电极。其中，位于硅衬底正面上方的第一电极为太阳能电池的正电极，位于硅衬底背面上方的第二电极90为太阳能电池的背电极，电极的材质可以为银、铜或镍等金属材料。其中，第一电极和第二电极90均包括细栅线和主栅线，主栅线垂直于细栅线，其中，第一电极的细栅线301位于栅线预设区40的上方。
进一步地，在其中的一些实施例中，所述硅衬底10在进行扩散层20制备之前经制绒处理，以形成正面为金字塔形制绒面的硅衬底。
示例性的，可以利用碱性溶液对硅衬底10的正面进行处理，以在硅衬底10的正面形成金字塔形貌的绒面结构。该碱性溶液可以为任一能够实现制绒处理的碱性溶液。例如：该碱性溶液可以为氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液等。位于硅衬底正面的绒面结构可以起到陷光的作用，以减少太阳能电池对光线的反射，使得更多的光线可以折射到太阳能电池内，提高太阳能电池对光能的利用率。在其中一个实施例中，该碱性溶液为水、氢氧化钾和制绒添加剂的混合液。其中，上述制绒添加剂可以为任一种能够调节氢氧化钾横向和纵向腐蚀速率的制绒添加剂。例如：制绒添加剂可以是由常州时创能源科技公司提供的型号为TS55的制绒添加剂，上述碱溶液中水、氢氧化钾和制绒添加剂的体积比可以为354:5.5:2，此时，碱溶液中氢氧化钾进行腐蚀清洗时的腐蚀强度适中。此外，上述采用碱溶液对硅衬底正面进行制绒时的处理条件也可以根据实际需求进行设置。例如：上述处理条件可以是碱溶液的温度为77℃～83℃，工艺时间为495～505s，刻蚀量为0.6±0.05g，反射率为9±0.3％。在上述情况下，可以获得规则和均匀的金字塔形制绒面。
实施例1
按照如下工艺制备TOPCon电池：
1)将N型裸硅片投入槽式制绒清洗机中进行碱制绒，制绒用碱溶液为H2O、KOH和制绒添加剂按体积比354：5.5:2构成，其中KOH浓度为1％，制绒添加剂为时创TS55。制绒工艺条件：碱溶液温度80℃，处理时间500s，刻蚀量0.6g，反射率9％。
2)将制绒后的硅片在硼扩散炉管中进行硼扩散工艺，方阻200Ω/sq，温度1000℃。
3)采用紫外激光器上对硅片正面BSG层进行激光开槽，激光功率为20W、频率为40000Hz，开槽的图形与正面金属细栅线图形一致，在去除该图形区域的表层BSG后，激光同时对下层的硅进行烧灼形成凹槽，形成倒金字塔形栅线预设区40；并在硅片4个角落打上Mark点，用于后道丝网印刷时对准。
4)在槽式清洗机中进行修饰，修饰用碱溶液为H2O、KOH和制绒添加剂按体积比354:5.5:2构成，其中KOH浓度为1％，制绒添加剂为时创TS55。修饰工艺条件：碱溶液温度80℃，处理时间120s。
5)在低压化学气相沉积炉(LPCVD)中进行正面栅线预设区40内第一隧穿氧化层(SiO2)及多晶硅层的沉积，第一隧穿氧化层厚度为1.5nm，多晶硅层厚度为120nm。
6)将LPCVD工艺后的硅片在硼扩散炉管中对多晶硅层掺杂工艺，方阻80Ω/sq，工艺温度1000℃，形成第一掺杂硅层(P-Poly)。
7)在链式酸刻蚀设备中去除背面硼扩散层，药液由HF、HNO3、和H2SO4按体积比54:165:38构成，药液温度25℃，刻蚀量0.4g，背面反射率35％。
8)在低压化学气相沉积炉(LPCVD)中进行背面第二隧穿氧化层(SiO2)及多晶硅层的沉积，第二隧穿氧化层厚度为1.5nm，多晶硅层厚度为120nm。
9)采用磷扩散炉在背面多晶硅层中注入磷，形成第二掺杂硅层(N-Poly)。
10)在槽式清洗机的第一槽中去除正面绕镀N-Poly层，去除绕镀N-Poly层用碱溶液为H2O、KOH和制绒添加剂按体积比340:16:4构成，其中KOH浓度为4％，制绒添加剂为拓邦BP63，碱溶液温度为60℃，处理时间为220s；在槽式清洗机的第二槽中去除正面栅线预设区40之外的其他区域的BSG层，去除BSG层用酸溶液为HF和H2O按体积比50:300构成，酸溶液温度为25℃，处理时间为200s。
11)在硅片正面沉积AlOx层+SiNx层，背面制备SiNx层。
12)丝网印刷、烧结及测试分选。
对比例1
参照实施例1的过程制备TOPCon电池，不同的是，不进行上述步骤3)至6)。
对实施例1和对比例1制备的电池进行测试，结果如下表所示：
Voc(mV) Isc(A) FF(％) Rs(mΩ) Eta(％)
实施例1 727 13.68 83.00 0.62 25.00
对比例1 712 13.71 82.49 0.74 24.39
可以看出，采用本申请实施例提供的电池相较于正面不具有TOPCon钝化结构的电池，其开路电压(Voc)可提升15mV，填充因子(FF)可提高0.5％abs，串联电阻(Rs)可降低0.12mΩ，电池的转换效率(Eta)可提高0.6％abs，短路电路(Isc)无明显降低。
综上所述，本申请实施例的TOPCon电池及其制备方法，工艺简单，钝化效果好，电池效率高。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离前述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种TOPCon电池，其特征在于，包括：
硅衬底以及位于所述硅衬底正面的扩散层和第一电极，所述第一电极包括多条细栅线；
所述扩散层上设有与所述细栅线对应分布的若干栅线预设区，所述栅线预设区内设有第一钝化接触结构，所述第一钝化接触结构包括沿背离所述硅衬底方向依次设置的第一隧穿氧化层和第一掺杂硅层。
2.根据权利要求1所述的TOPCon电池，其特征在于，所述栅线预设区在垂直于其延伸方向的截面形状为倒金字塔形，且所述第一钝化接触结构的横截面形状与所述栅线预设区的截面形状相适配。
3.根据权利要求1所述的TOPCon电池，其特征在于，所述栅线预设区包括形成在所述扩散层上的凹槽，所述第一钝化接触结构随着所述凹槽形成，所述细栅线叠置在所述凹槽中，并与所述第一钝化接触结构欧姆接触；
可选的，所述凹槽的横截面形状呈倒金字塔形或下凹的圆弧形、三角形或四边形。
4.根据权利要求1所述的TOPCon电池，其特征在于，所述第一隧穿氧化层为氧化硅薄膜，且厚度为1.3～1.7nm；
和/或，所述第一掺杂硅层的厚度为110～130nm。
5.根据权利要求1所述的TOPCon电池，其特征在于，还包括：
第二钝化接触结构，形成于所述硅衬底的背面，所述第二钝化接触结构包括沿背离所述硅衬底方向依次设置的第二隧穿氧化层和第二掺杂硅层。
6.根据权利要求5所述的TOPCon电池，其特征在于，还包括：
正面钝化层，形成于所述扩散层背离所述硅衬底的表面且覆盖所述第一钝化接触结构；
背面钝化层，形成于所述第二掺杂硅层背离所述硅衬底的表面；
所述第一电极贯穿所述正面钝化层与所述扩散层形成欧姆接触；
可选的，所述正面钝化层为SiOx层、AlOx层、SiNx层、SiONx层中的一种或几种叠层组合；
可选的，所述背面钝化层为SiNx层和SiONx层中的一种或两种叠层组合。
7.根据权利要求1～6任一项所述的TOPCon电池，其特征在于，
所述硅衬底的正面为金字塔形制绒面；
和/或，所述硅衬底的背面为抛光面。
8.一种制备权利要求1～7任一项所述TOPCon电池的方法，其特征在于，包括：
在硅衬底的正面依次形成扩散层和硼硅玻璃层；
在所述硅衬底上对应细栅线预设的位置开槽，形成贯穿所述硼硅玻璃层的栅线预设区；
在所述栅线预设区内形成第一钝化接触结构，所述第一钝化接触结构包括沿背离所述硅衬底方向依次设置的第一隧穿氧化层和第一掺杂硅层。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述硅衬底上对应细栅线预设的位置开槽，形成贯穿所述硼硅玻璃层的栅线预设区包括：
利用激光在所述硅衬底上对应细栅线预设的位置开槽形成所述栅线预设区。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述栅线预设区在贯穿所述硼硅玻璃层的同时向下延伸在所述扩散层上形成凹槽，所述第一钝化接触结构随着所述凹槽形成，且所述第一钝化接触结构的表面相比所述硼硅玻璃层的表面更靠近所述硅衬底中心；
可选的，在形成所述栅线预设区之后，还包括：对开槽后的所述硅衬底正面进行修饰，以去除所述硅衬底正面的损伤层和修饰所述栅线预设区表面；
可选的，所述修饰包括用0.8～1.2wt％的碱溶液于70～90℃下对所述硅衬底正面进行浸泡；
可选的，在所述栅线预设区内形成第一钝化接触结构之后，还包括：在硅衬底的背面形成第二钝化接触结构，所述第二钝化接触结构包括沿背离所述硅衬底方向依次设置的第二隧穿氧化层和第二掺杂硅层；
可选的，在硅衬底的背面形成第二钝化接触结构之后，还包括：在所述扩散层的表面制备正面钝化层；在所述第二掺杂硅层的表面制备背面钝化层。
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