CN115377252A - 一种抑制pecvd法生长多晶硅表面爆膜的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体公开一种抑制PECVD法生长多晶硅表面爆膜的方法。所述方法包括以下步骤：将硅片进行微制绒工序，形成微制绒表面；采用PECVD法在所述微制绒表面上依次沉积隧穿氧化层和多晶硅层。采用本发明提供的方法能够在保证不降低TOPCon太阳能电池转化效率的前提下，还能避免采用PECVD法沉积多晶硅层发生爆膜的问题，方法简单，只是在常规抛光的过程中，添加微制绒工序，工艺步骤简单，无需增加新工艺和新设备，无其他成本增加，有利于工业化生产，对提高TOPCon太阳能电池的成品率具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种抑制PECVD法生长多晶硅表面爆膜的方法。
背景技术
近年来，随着能源需求的不断提高，在传统化石燃料能源枯竭，以及人们环保意识的增强的背景下，发展清洁环保、可再生能源成为人类发展的当务之急。太阳能是一种清洁的可再生的能源，取之不尽，用之不竭，因此开发和利用以太阳能为代表的新能源具有广阔的应用前景。
TOPCon电池是在硅片表面包括使用一层超薄的氧化层和掺杂的薄膜硅进行钝化的新型N型太阳能电池，具有更佳的稳定性和更高的效率潜能，是高效N型电池的发展趋势。TOPCon电池制备的关键在于形成包括超薄氧化层和掺杂薄膜硅的钝化层，主要采用以下生长方式：其一，采用LPCVD法沉积超薄氧化硅层和多晶硅层，再进行磷扩散进行磷掺杂，该方法与现有PERC工艺的兼容度较高，但是LPCVD方式成膜速度慢、需配合磷扩散进行掺杂、绕镀难去除，不适合工业生产；其二，采用PECVD方法沉积超薄氧化硅层，同时原位掺杂多晶硅层，再进行退火，该方法因具有成膜速度快、绕镀易清洗、可以沉积薄膜的同时进行原位掺杂等优势，逐渐得到研究人员的关注。但是采用PECVD方式生长的钝化层表层易爆膜，成为该技术的一大痛点。爆膜会影响电池表面的钝化效果，进而影响电池效率，成为制约该技术发展的关键问题之一。
目前通常采用以下方式缓解爆膜问题：如提高沉积温度，或提高气体占比R(R=H2/SiH4)，将a-Si:H由μ-Si:H来替代、增加一层nc-SiC:H缓冲层等方式。但这些技术不仅在增加工艺步骤的同时导致能耗的增加，而且新调整或新增加的工艺并不成熟，在实施过程中还会带来波动，影响电池整体合格率，最终导致电池成本显著增加。因此，亟需寻找一种低成本、重复性高、合格率高的抑制爆膜的方法，对TOPCon太阳能电池的推广应用具有重要意义。
发明内容
鉴于此，本申请提供一种抑制PECVD法生长多晶硅表面爆膜的方法，对硅片进行微制绒，在表面上生长微小的金字塔结构，有利于过量H形成H2气体后的释放，进而有利于抑制采用PECVD法生长多晶硅层发生爆膜的问题。
为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：
一种抑制PECVD法生长多晶硅表面爆膜的方法，所述方法包括以下步骤：
将硅片进行微制绒工序，形成微制绒表面；
采用PECVD法在所述微制绒表面上依次沉积隧穿氧化层和多晶硅层。
相对于现有技术，本申请提供的抑制PECVD法生长多晶硅表面爆膜的方法具有以下优势：
本申请对硅片进行微制绒，进而在硅片表面上形成微小的绒面结构，该结构可以提供金字塔塔底、塔棱、塔尖等缺陷，使得采用PECVD法在微制绒表面上沉积多晶硅的过程中，生成的H2气体可以顺着金字塔塔底、塔棱、塔尖快速释放，避免多晶硅沉积过程中出现爆膜现象，显著提高电池的合格率，同时还能保证TOPCon太阳能电池具有优异的电池转化效率，有利于TOPCon太阳能电池的顺利推广。
本申请提供的抑制爆膜的方法简单，只是在常规抛光的过程中，添加微制绒工序，工艺步骤简单，无需增加新工艺和新设备，无其他成本增加，有利于工业化生产，对提高TOPCon太阳能电池的成品率具有重要意义。
可选的，所述微制绒表面的表面反射率为30%~40%。
进一步可选的，所述微制绒表面的表面反射率为37%~38.5%。
本申请通过优选的表面反射率既能保证在采用PECVD法沉积多晶硅过程中不发生爆膜的问题，还能保证TOPCon太阳能电池具有优异的转化效率。
可选的，所述微制绒表面的单面腐蚀深度为0.5μm~5μm。
本申请通过优选的单面腐蚀深度，能保证微制绒表面的表面反射率处于30%~40%之间，进而有利于后续采用PECVD法沉积隧穿氧化层和多晶硅层。
可选的，所述微制绒工序为：将硅片置于制绒剂中，于50℃~80℃条件下制绒1.5min~4.5min。
本申请通过优选的微制绒工序，在硅片表面形成特定表面反射率的微制绒表面，在保证不降低TOPCon太阳能电池转化效率的前提下，还能避免采用PECVD法沉积多晶硅层发生爆膜的问题。
可选的，所述制绒剂包括如下质量百分比的各组分：碱：0.1%~10%，添加剂0.05%~5%，余量为水。
可选的，所述碱为NaOH或KOH。
可选的，所述添加剂包括如下质量百分比的各组分：碱性物质：1%~2%，界面活性剂：5%~8%，螯合剂：5%~20%，消泡剂：5%~20%，催化剂：3%~8%，余量为水。
可选的，所述碱性物质为四甲基氢氧化铵、NaOH或KOH中的至少一种。
可选的，所述界面活性剂为烷基乙烯醚、葡萄苷或烷基硫酸钠的至少一种。
可选的，所述螯合剂为聚乙烯胺或烷基酰胺。
可选的，所述消泡剂为哌嗪衍生物。
可选的，所述催化剂为乙酸钠或乙醇钠。
本申请通过优选的制绒剂同时对硅片表面进行抛光和微制绒，使得硅片表面上形成大部分抛光、少部分形成微小的绒面结构，有利于抑制PECVD法沉积多晶硅层爆膜的问题。
可选的，所述硅片进行微制绒工序前，还包括对所述硅片进行抛光处理，且所述抛光处理的条件为：温度为50℃~80℃，时间为1.5min~4.5min。
本申请对抛光处理采用的抛光剂没有特别限定，采用本领域熟知的抛光剂即可。
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，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本发明实施例提供一种TOPCon太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
S1、对N型单晶硅片进行碱制绒，在硅片表面形成均匀的绒面结构，反射率10%；
S2、对制绒后的N型硅片，进行硼扩散掺杂，方块电阻为150Ω；
S3、对硼扩散后的N型硅片进行去边缘及背面绕扩散，并对硅片背表面进行抛光，背反射率为42%；
S4、对S3得到的硅片置于制绒剂中，于75℃条件下制绒2.5min，得到反射率为38.3%、腐蚀深度为2μm的微制绒表面；然后采用PECVD法在所述微制绒表面上依次沉积厚度为2nm的隧穿氧化层和厚度为100nm的多晶硅层；
所述制绒剂包括如下质量百分比的各组分：NaOH：5%，添加剂1.5%，余量为水；所述添加剂包括如下质量百分比的各组分：NaOH：1%，烷基乙烯醚：6%，聚乙烯胺：10%，哌嗪衍生物：10%，乙酸钠：5%，余量为水；
S5、在上述硅片表面进行磷扩散，形成磷掺杂多晶硅层，再于850℃温度下退火0.5h；
S6、对S5步骤得到的硅片进行化学清洗，去除绕镀到正面的多晶硅层；
S7、在S6步骤得到的硅片的正面沉积氧化铝，形成4nm的氧化铝钝化层；
S8、在上述氧化铝钝化层上沉积氮化硅，形成80nm的氮化硅钝化层；
S9、在S8得到的硅片的背面沉积氮化硅，形成80nm的氮化硅钝化层；
S10、印刷烧结，得到TOPCon太阳能电池。
实施例2
本发明实施例提供一种TOPCon太阳能电池的制备方法，与实施例1的不同的在于S4，具体为：
S4、对S3得到的硅片置于制绒剂中，于50℃条件下制绒1.5min，得到反射率为40%、腐蚀深度为0.5μm的微制绒表面；然后采用PECVD法在所述微制绒表面上依次沉积厚度为2nm的隧穿氧化层和厚度为100nm的多晶硅层；
上述制绒剂包括如下质量百分比的各组分：KOH：0.1%，添加剂5%，余量为水；所述添加剂包括如下质量百分比的各组分：四甲基氢氧化铵：1.5%，葡萄苷：8%，烷基酰胺：20%，哌嗪衍生物：20%，乙醇钠：8%，余量为水。
实施例3
本发明实施例提供一种TOPCon太阳能电池的制备方法，与实施例1的不同的在于S4，具体为：
S4、对S3得到的硅片置于制绒剂中，于83℃条件下制绒4.5min，得到反射率为35%、腐蚀深度为5μm的微制绒表面；然后采用PECVD法在所述微制绒表面上依次沉积厚度为2nm的隧穿氧化层和厚度为100nm的多晶硅层；
上述制绒剂包括如下质量百分比的各组分：NaOH：10%，添加剂0.05%，余量为水；所述添加剂包括如下质量百分比的各组分：KOH：2%，烷基硫酸钠：5%，聚乙烯胺：5%，哌嗪衍生物：5%，乙酸钠：5%，余量为水。
为了更好的说明本发明的技术方案，下面还通过对比例和本发明的实施例做进一步的对比。
对比例1
本对比例提供一种TOPCon太阳能电池的制备方法，与实施例1的不同的在于S4，具体为：
S4、在S3得到的硅片的背表面上，采用PECVD法依次沉积厚度为2nm的隧穿氧化层和厚度为100nm的多晶硅层。
为了更好的说明本发明实施例提供的TOPCon太阳能电池的特性，下面将实施例1~3以及对比例1制备的TOPCon太阳能电池进行电性能测试，测试结果如下表1所示。
表1
上述Eta为转化效率，单位为%。
从表1可以看出，采用本申请提供的抑制爆膜的方法，在微制绒表面上沉积隧穿氧化层和多晶硅层，在不降低TOPCon太阳能电池转化效率的前提下，还能有效避免采用PECVD法沉积多晶硅层发生爆膜的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种抑制PECVD法生长多晶硅表面爆膜的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
将硅片进行微制绒工序，形成微制绒表面；
采用PECVD法在所述微制绒表面上依次沉积隧穿氧化层和多晶硅层；
其中，所述微制绒表面的表面反射率为37%~38.5%。
2.如权利要求1所述的抑制PECVD法生长多晶硅表面爆膜的方法，其特征在于：所述微制绒表面的单面腐蚀深度为0.5μm~5μm。
3.如权利要求1所述的抑制PECVD法生长多晶硅表面爆膜的方法，其特征在于：所述微制绒工序为：将硅片置于制绒剂中，于50℃~80℃条件下制绒1.5min~4.5min。
4.如权利要求3所述的抑制PECVD法生长多晶硅表面爆膜的方法，其特征在于：所述制绒剂包括如下质量百分比的各组分：碱：0.1%~10%，添加剂0.05%~5%，余量为水。
5.如权利要求4所述的抑制PECVD法生长多晶硅表面爆膜的方法，其特征在于：所述碱为NaOH或KOH。
6.如权利要求4所述的抑制PECVD法生长多晶硅表面爆膜的方法，其特征在于：所述添加剂包括如下质量百分比的各组分：碱性物质：1%~2%，界面活性剂：5%~8%，螯合剂：5%~20%，消泡剂：5%~20%，催化剂：3%~8%，余量为水。
7.如权利要求6所述的抑制PECVD法生长多晶硅表面爆膜的方法，其特征在于：所述碱性物质为四甲基氢氧化铵、NaOH或KOH中的至少一种；和/或
所述界面活性剂为烷基乙烯醚、葡萄苷或烷基硫酸钠的至少一种；和/或
所述螯合剂为聚乙烯胺或烷基酰胺；和/或
所述消泡剂为哌嗪衍生物；和/或
所述催化剂为乙酸钠或乙醇钠。
8.如权利要求1所述的抑制PECVD法生长多晶硅表面爆膜的方法，其特征在于：所述硅片进行微制绒工序前，还包括对所述硅片进行抛光处理，且所述抛光处理的条件为：温度为50℃~80℃，时间为1.5min~4.5min。
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