CN116190492A - 一种量产N型TOPCon电池背面掺杂性能的监测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及晶硅电池制备领域，具体公开了一种量产N型TOPCon电池背面掺杂性能的监测方法，包括步骤S1:选取抛光后硅片作监控片，并对其沉积氮化硅膜；S2：将S1处理后的多个监控片与N型TOPCon产线poly前的硅片进行同批次同工艺的poly及磷掺杂；S3：对S2处理后的监控片进行方阻测试，为方阻一；S4：对S2处理后的硅片进行电池效率测试；S5：将S1处理后的多个监控片投入产线，与产线正常流转硅片进行相同工艺的poly及磷掺杂；S6：对S5后的监控片进行方阻测试，为方阻二；S7：对比方阻二与方阻一，以判断poly及磷掺杂工艺的稳定性。本发明使用使用的监控片，在poly+磷掺杂工艺后形成氮化硅绝缘膜阻挡层，解决了N型片测量方阻时电流进入硅片基体造成的方阻不准确的问题。

Description

一种量产N型TOPCon电池背面掺杂性能的监测方法
技术领域
本发明属于晶硅电池制备领域，更具体的说是涉及一种量产N型TOPCon电池背面掺杂性能的监测方法。
背景技术
TOPCon电池，即Tunnel Oxide Passivated Contact电池，是一种新型钝化接触技术，该技术在电池表面使用一层超薄的氧化层和掺杂的薄膜硅进行钝化。同时，超薄氧化硅减少了表面态保持了较低的隧穿电阻，掺杂薄膜硅提供了场致钝化并对载流子选择性透过，与硅基底形成良好的钝化接触。
制备TOPCon电池，增加了硼扩散工艺，然后背面制备SiO/Poly-Si钝化接触结构。目前有三种方法制备钝化接触，最常用的是LPCVD沉积非掺杂的多晶硅，然后通过磷扩散对多晶硅进行掺杂，最后通过PECVD技术在前后表面制备钝化层和减反膜，以及丝网印刷制备电极结构。
目前产线测试磷扩后方阻通常采用四探针法测试，测试原理为：电流从两个电流探针的探针1流出，从探针2流回，由于PN结的阻挡作用，只能在扩散层通过，而N型片本身掺杂的就是磷，背面的poly薄膜内掺杂的也是磷，只是浓度不同，形成的是n/n+的高低场，而不具有PN结所具备的阻挡作用，这样从探针1流出的电流就不只是在硅片表面的扩散层之间通过，还会进入到扩散层以下的硅片基体内，从而使测量结果不准确。因此，使用磷扩后的TOPCon半成品硅片测量方阻，测量值不准确，而且会随工艺的调整而非控性变动。
发明内容
有鉴于此，本发明拟提供一种量产N型TOPCon电池背面掺杂性能的监测方法，在N型TOPCon电池背面poly层沉积及掺杂磷的过程时，使用抛光+镀蓝膜(氮化硅膜)后的硅片作为监控片，工艺完成后测试该监控片的方阻作为测试原N型TOPCon流转片方阻的替代，用来检测poly层及磷掺杂过程是否正常。
本发明的技术方案，具体包括如下步骤：
S1:选取抛光后硅片作为监控片，并对所述监控片沉积氮化硅膜；
S2：将步骤S1处理后的多个所述监控片与N型TOPCon产线poly前的硅片进行同批次同工艺的poly及磷掺杂；
S3：对步骤S2处理后的所述监控片进行方阻测试，记为方阻一；
S4：对步骤S2处理后的所述硅片进行电池效率测试，作为效率值参考；
S5：将步骤S1处理后的多个所述监控片投入产线，与产线正常流转硅片进行相同工艺的poly及磷掺杂；
S6：对步骤S5后的所述监控片进行方阻测试，记为方阻二；
S7：通过对比方阻二与方阻一，以判断poly及磷掺杂工艺的稳定性。
可选的，所述步骤S1中沉积氮化硅膜包括：
S11：将所述监控片置入管式炉内；
S12：向所述管式炉内通入氮气40000sccm，并将所述管式炉在氮气气氛下升温至450℃～480℃，并保持一定时间的压力，压力为10000mTorr；
S13：在所述监控片上形成氮化硅绝缘膜层，厚度为80～120nm。
可选的，所述步骤S12中，包括多个温区，其中，第一温区为480℃，第二温区为470℃，第三温区为460℃，第四温区为455℃，第五温区为450℃。
可选的，所述步骤S13包括：
S131：向所述管式炉内通入硅烷和氨气的第一混合气体，所述第一混合气体中，硅烷的流量为1800sccm，氨气的流量为13000sccm，时间持续30s；
S132:向所述管式炉内通入硅烷和氨气的第二混合气体，所述第二混合气体中，硅烷的流量为2700sccm，氨气的流量为12000sccm，射频功率为7000W～9000W；时间持续100s～150s；
S133:重复向所述管式炉内通入硅烷和氨气的第二混合气体，射频功率为8000W～10000W；时间持续100s～150s；
S134:向所述管式炉内通入硅烷和氨气的第三混合气体，所述第三混合气体中，硅烷的流量为1600sccm，氨气的流量为12000sccm，射频功率为9000W～11000W；时间持续300s～400s。
可选的，所述步骤S131～S134中，压力为1700mTorr±5％。
可选的，所述监控片为P型多晶抛光后硅片或P型单晶抛光后硅片。
可选的，所述监控片为产线正常流转的N型抛光后硅片。
可选的，所述步骤S3和步骤S6采用四探针法测试所述监控片的磷扩散面的方阻，测试监控片上9个位置点，分别为中心点，距离监控片边角部1-2cm的四个点，监控片四个边缘中部距离边缘1-2cm处的四个点。
可选的，所述步骤S2中poly及磷掺杂的方式为LPCVD+磷扩散，或PECVD+磷扩散。
可选的，所述步骤S2中poly及磷掺杂的方式为PECVD原位掺杂+退火，或PVD原位掺杂+退火。
相较于现有技术，本发明的量产N型TOPCon电池背面掺杂性能的监测方法，技术效果是：本发明使用抛光+镀蓝膜片作为监控片，poly+磷掺杂工艺后在硅片基体与扩散层中间形成了氮化硅绝缘膜阻挡层，解决了N型片测量方阻时电流进入硅片基体造成的方阻不准确的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的流程图；
图2为现有技术的方阻测量电流示意图；
图3为本发明实施例中监控片的方阻测量电流示意图。
具体实施方式
为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的量产N型TOPCon电池背面掺杂性能的监测方法做进一步详细的描述。
本发明提出了一种量产N型TOPCon电池背面掺杂性能的监测方法，如图1所示，该实施例的基本方案是：
S1：选取抛光后的P型多晶硅片作为监控片，并对所述监控片沉积氮化硅膜；沉积氮化硅膜的步骤包括：
S11：将所述监控片置入管式炉内；
S12：向所述管式炉内通入氮气40000sccm，并将所述管式炉在氮气气氛下升温至450℃～480℃，并保持一定时间的压力，压力为10000mTorr；
S13：在所述监控片上形成氮化硅绝缘膜层，厚度为80～120nm。
可选的，所述步骤S12中，包括多个温区，其中，第一温区为480℃，第二温区为470℃，第三温区为460℃，第四温区为455℃，第五温区为450℃。
可选的，所述步骤S13包括：
S131：向所述管式炉内通入硅烷和氨气的第一混合气体，所述第一混合气体中，硅烷的流量为1800sccm，氨气的流量为13000sccm，压力为1700mTorr，时间持续30s；
S132：向所述管式炉内通入硅烷和氨气的第二混合气体，所述第二混合气体中，硅烷的流量为2700sccm，氨气的流量为12000scem，射频功率为8000W，压力为1700mTorr，时间持续100s～150s；
S133：重复向所述管式炉内通入硅烷和氨气的第二混合气体，射频功率为9000W，压力为1700mTorr，时间持续100s～150s；
S134：向所述管式炉内通入硅烷和氨气的第三混合气体，所述第三混合气体中，硅烷的流量为1600sccm，氨气的流量为12000sccm，射频功率为10000W，压力为1700mTorr，时间持续300s～400s；
具体的沉积氮化硅膜工艺及要求如下表：
步号 时间 温区1 温区2 温区3 温区4 温区5 氮气 硅烷 氨气 笑气 压力 功率
1 10 480 470 460 455 450 40000 0 0 0 10000 0
2 60 480 470 460 455 450 0 0 0 0 10000 0
3 750 480 470 460 455 450 0 0 0 0 10000 0
4 200 480 470 460 455 450 0 0 0 0 0 0
5 20 480 470 460 455 450 0 0 0 0 10000 0
6 20 480 470 460 455 450 0 0 0 0 0 0
7 30 480 470 460 455 450 0 1800 13000 0 1700 0
8 100-150 480 470 460 455 450 0 2700 12000 0 1700 8000
9 100-150 480 470 460 455 450 0 2700 12000 0 1700 9000
10 300-400 480 470 460 455 450 0 1600 12000 0 1700 10000
11 20 480 470 460 455 450 0 0 0 0 0 0
12 20 480 470 460 455 450 0 0 0 0 0 0
13 15 480 470 460 455 450 20000 0 0 0 0 0
14 15 480 470 460 455 450 0 0 0 0 0 0
15 130 480 470 460 455 450 40000 0 0 0 0 10000
16 60 480 470 460 455 450 5000 0 0 0 0 10000
其中，步号7-10对应步骤S131～S134。
S2：将步骤S1处理后的多个所述监控片与N型T0PCon产线poly前的硅片进行同批次同工艺的poly及磷掺杂，具体方式为LPCVD+磷扩散；
S3：对步骤S2处理后的所述监控片进行方阻测试，记为方阻一；采用四探针法测试所述监控片的磷扩散面的方阻，测试监控片上9个位置点，分别为中心点，距离监控片边角部1-2cm的四个点，监控片四个边缘中部距离边缘1-2cm处的四个点；
S4：对步骤S2处理后的所述硅片进行电池效率测试，作为效率值参考；
S5：将步骤S1处理后的多个所述监控片投入产线，与产线正常流转硅片进行相同工艺的poly及磷掺杂；
S6：对步骤S5后的所述监控片进行方阻测试，采用同步骤S3相同的测试方法，记为方阻二；
S7：通过对比方阻二与方阻一，以判断poly及磷掺杂工艺的稳定性。
在另一些实施例中，步骤S132～S134中，压力可以上下浮动5％；温度可向下浮动10℃，向上浮动50℃，硅烷和氨气流量可上下浮动15％，功率可上下浮动1000W，工艺时间可上下浮动20％以内。
在另一些实施例中，氮化硅绝缘膜可替换为其余能够起到阻挡扩散层和硅片基体作用的其他绝缘膜或结构，例如P型硅片poly+磷掺杂后形成的PN结。
在另一些实施例中，监控片为P型单晶抛光后硅片。
在另一些实施例中，监控片为产线正常流转的N型抛光后硅片。
在另一些实施例中，步骤S2中poly及磷掺杂的方式为PECVD+磷扩散。
在另一些实施例中，步骤S2中poly及磷掺杂的方式为PECVD原位掺杂+退火。
在另一些实施例中，步骤S2中poly及磷掺杂的方式为PVD原位掺杂+退火。
本实施例主要介绍了以抛光+镀蓝膜片作为监控片，在固定poly+磷掺杂工艺后生产过程中放在监控位置，完成工艺后测试方阻数据，通过方阻值判断工艺运行的情况。
本发明实施例的技术效果可参考图2和图3，在图2和图3中，T1表示探针1，T2表示探针2，C1表示扩散层，C2表示氮化硅绝缘膜，C3表示硅片基体。
如图2所示，现有技术中，四探针测量方阻的原理是电流从两个电流探针的探针1流出，从探针2流回，由于PN结的阻挡作用，只能在扩散层通过，而N型片本身掺杂的就是磷，背面的poly薄膜内掺杂的也是磷，只是浓度不同，形成的是n/n+的高低场，而不具有PN结所具备的阻挡作用，这样从探针1流出的电流就不只是在扩散层之间通过，还会进入到硅基体内，从而使测量结果不准确。
如图3所示，本实施例的方案是使用抛光+镀蓝膜片作为监控片，poly+磷掺杂工艺后在硅片基体与扩散层中间形成了氮化硅绝缘膜层，解决了N型片测量方阻时电流进入硅片基体造成的方阻不准确的问题。
请参阅下表，下表给出了本实施例的一组监控结果。
Figure BDA0004104272910000061
可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种量产N型TOPCon电池背面掺杂性能的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1:选取抛光后硅片作为监控片，并对所述监控片沉积氮化硅膜；
S2：将步骤S1处理后的多个所述监控片与N型TOPCon产线poly前的硅片进行同批次同工艺的poly及磷掺杂；
S3：对步骤S2处理后的所述监控片进行方阻测试，记为方阻一；
S4：对步骤S2处理后的所述硅片进行电池效率测试，作为效率值参考；
S5：将步骤S1处理后的多个所述监控片投入产线，与产线正常流转硅片进行相同工艺的poly及磷掺杂；
S6：对步骤S5后的所述监控片进行方阻测试，记为方阻二；
S7：通过对比方阻二与方阻一，以判断poly及磷掺杂工艺的稳定性。
2.根据权利要求1所述的量产N型TOPCon电池背面掺杂性能的监测方法，其特征在于，所述步骤S1中沉积氮化硅膜包括：
S11：将所述监控片置入管式炉内；
S12：向所述管式炉内通入氮气40000sccm，并将所述管式炉在氮气气氛下升温至450℃～480℃，并保持一定时间的压力，压力为10000mTorr；
S13：在所述监控片上形成氮化硅绝缘膜层，厚度为80～120nm。
3.根据权利要求2所述的量产N型TOPCon电池背面掺杂性能的监测方法，其特征在于，所述步骤S12中，包括多个温区，其中，第一温区为480℃，第二温区为470℃，第三温区为460℃，第四温区为455℃，第五温区为450℃。
4.根据权利要求2或3所述的量产N型TOPCon电池背面掺杂性能的监测方法，其特征在于，所述步骤S13包括：
S131：向所述管式炉内通入硅烷和氨气的第一混合气体，所述第一混合气体中，硅烷的流量为1800sccm，氨气的流量为13000sccm，时间持续30s；
S132:向所述管式炉内通入硅烷和氨气的第二混合气体，所述第二混合气体中，硅烷的流量为2700sccm，氨气的流量为12000sccm，射频功率为7000W～9000W；时间持续100s～150s；
S133:重复向所述管式炉内通入硅烷和氨气的第二混合气体，射频功率为8000W～10000W；时间持续100s～150s；
S134:向所述管式炉内通入硅烷和氨气的第三混合气体，所述第三混合气体中，硅烷的流量为1600sccm，氨气的流量为12000sccm，射频功率为9000W～11000W；时间持续300s～400s。
5.根据权利要求4所述的量产N型TOPCon电池背面掺杂性能的监测方法，其特征在于，所述步骤S131～S134中，压力为1700mTorr±5％。
6.根据权利要求1所述的量产N型TOPCon电池背面掺杂性能的监测方法，其特征在于，所述监控片为P型多晶抛光后硅片或P型单晶抛光后硅片。
7.根据权利要求1所述的量产N型TOPCon电池背面掺杂性能的监测方法，其特征在于，所述监控片为产线正常流转的N型抛光后硅片。
8.根据权利要求1所述的量产N型TOPCon电池背面掺杂性能的监测方法，其特征在于，所述步骤S3和步骤S6采用四探针法测试所述监控片的磷扩散面的方阻，测试监控片上9个位置点，分别为中心点，距离监控片边角部1-2cm的四个点，监控片四个边缘中部距离边缘1-2cm处的四个点。
9.根据权利要求1所述的量产N型TOPCon电池背面掺杂性能的监测方法，其特征在于，所述步骤S2中poly及磷掺杂的方式为LPCVD+磷扩散，或PECVD+磷扩散。
10.根据权利要求1所述的量产N型TOPCon电池背面掺杂性能的监测方法，其特征在于，所述步骤S2中poly及磷掺杂的方式为PECVD原位掺杂+退火，或PVD原位掺杂+退火。
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