CN116404073B - 一种制备TOPCon电池中非晶硅薄膜的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种制备TOPCon电池中非晶硅薄膜的方法及装置，方法包括：步骤（1）：提供一个低压化学气相沉积室；低压化学气相沉积室内设有硅片载具、进气管和出气管，进气管位于硅片载具下方；进气管具有出气孔；步骤（2）：在靠近出气孔的硅片载具的底部与出气孔之间设置挡流板；步骤（3）：在硅片载具内放置硅片；抽真空至100 mtorr，并加热至600~650℃；通入氧气形成650torr的微负压，沉积隧穿氧化层；步骤（4）：再次抽真空至150mtorr，通入硅烷发生反应，沉积非晶硅薄膜。本发明通过采用微负压工艺及挡流板提高非晶硅薄膜的沉积均匀性，提高TOPCon电池的转换效率和外观良率。
Description
技术领域
本发明涉及光伏电池制造技术领域，特别是涉及一种制备TOPCon电池中非晶硅薄膜的方法及装置。
背景技术
TOPCon电池是一种基于选择性载流子原理的隧穿氧化层钝化接触的太阳能电池，其电池结构为N型硅衬底电池，在电池背面制备一层隧穿氧化层，然后再沉积一层多晶硅层，二者共同形成了钝化接触结构，有效降低表面复合和金属接触复合，从而提高了电池转换效率。
非晶硅薄膜是TOPcon电池的核心结构，其均匀性直接影响Topcon电池的效率和良率。在 TOPCon 的核心加工工艺隧穿氧化层及多晶硅层沉积上，目前有四种工艺路线：（1）低压化学气相沉积法（LPCVD，Low Pressure Chemical Vapor Deposition） 制备多晶硅膜结合传统的POCl3全扩散工艺；（2）LPCVD制备多晶硅膜结合离子注入磷工艺；（3）PECVD制备多晶硅膜并原位掺杂工艺；（4）PVD制备多晶硅膜并原位掺杂工艺。采用PECVD和PVD方法可以一次性完成氧化硅膜和多晶硅膜的制备。
上述工艺中，LPCVD沉积的薄膜质量更高，较PECVD设备有0.2~0.3%的转换效率优势。由于采用LPCVD工艺制备TOPCon电池中非晶硅薄膜的过程与隧穿氧化层的沉积是在同一工序中进行的，该方法至少存在以下缺陷：
（1）在沉积隧穿氧化层的过程中，反应炉管内的气压处于常压状态，沉积过程中产生大量的热气流会冲击反应炉管的炉门，对炉门造成长时间的烘烤，导致炉门及密封圈发生形变，破坏炉门的密封性，造成反应炉管内气体泄漏或者反应炉管外的空气混入反应室内，导致在进行下一步非晶硅薄膜的沉积时，无法快速完成抽真空至低压条件，还会影响非晶硅薄膜的沉积质量；
（2）在沉积非晶硅薄膜的过程中，LPCVD是在低于一个大气压的条件下进行化学气相沉积的一种技术，通过该技术将硅烷裂解并以非晶硅的形态沉积在太阳能硅片表面。目前，大产能LPCVD设备通过在低压炉管中通入硅烷并在600~700℃温度下自分解并沉积在硅片表面形成非晶硅薄膜，由于硅烷进气口处气流较为集中，形成高压区域，导致该区域气体浓度与硅片载具（石英舟）其它区域有明显差异，导致硅烷气体在炉内的分布均匀性较差，使得硅片表面形成的非晶硅薄膜的厚度不均匀，硅片表面会产生明显的色差，表观质量差，并严重影响到TOPCon电池的转换效率和外观良率。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种制备TOPCon电池中非晶硅薄膜的方法及装置，用于解决现有LPCVD工艺制备TOPCon电池中非晶硅薄膜过程中，常压沉积隧穿氧化层导致热流冲击炉门，破坏炉门的密封性，造成反应炉管内气体泄漏或者反应炉管外的空气混入反应室内，影响非晶硅薄膜的沉积质量以及低压沉积非晶硅薄膜时，硅烷进气口处气流较为集中，硅片上沉积的非晶硅薄膜均匀性差，严重影响TOPCon电池的转换效率和外观良率的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种制备TOPCon电池中非晶硅薄膜的方法，包括以下步骤：
步骤（1）：提供一个低压化学气相沉积室；
所述低压化学气相沉积室内设有硅片载具、进气管和出气管，所述进气管位于硅片载具下方；所述进气管具有出气孔；
步骤（2）：在靠近所述出气孔的硅片载具的底部与出气孔之间设置挡流板；
从而将出气孔与硅片载具底部的空间分隔形成两个反应区间；
步骤（3）：在硅片载具内放置硅片；
将低压化学气相沉积室抽真空至100 mtorr，并加热至600~650℃；
从进气管以30000sccm的流量通入氧气至低压化学气相沉积室内形成650torr的微负压，在硅片表面沉积隧穿氧化层；
步骤（4）：将低压化学气相沉积室再次抽真空至150mtorr，从进气管通入硅烷至低压化学气相沉积室内发生反应，在隧穿氧化层表面沉积非晶硅薄膜。
在LPCVD法制备TOPCon电池中非晶硅薄膜的生产工艺中，低压化学气相沉积室处于低压环境下，进气管的出气孔处会形成硅烷气流高压区，本申请通过在靠近出气孔的硅片载具与出气孔之间水平设有挡流板，改变高浓度硅烷气体的直接作用方向，使得硅烷气体必须在绕开挡流板后进行扩散，提高其在硅片间的分布均匀性，有效避免硅烷气流高压区与硅片载具直接接触，提高LPCVD工艺中非晶硅薄膜的沉积均匀性，提高TOPCon电池的最终效率以及外观良率。
现有技术中，由于沉积隧穿氧化层工序采用通入氧气至常压的工艺，该过程会产生大量的热气流，容易冲击炉门，导致炉门发生形变或密封圈损坏，影响反应室的密封性，一方面会导致实际制备TOPCon电池中非晶硅薄膜时，无法顺利抽真空达到非晶硅层沉积的低压条件，导致生产中断，整管电池片的全部返工，降低生产效率；另一方面会导致反应室内的气体泄漏或者外界的空气混入反应室内，影响非晶硅层的沉积质量，导致影响TOPCon电池的转换效率。本申请通过采用微负压工艺制备隧穿氧化层，无热气流冲击炉门，确保了非沉积晶硅薄膜的顺利进行。
作为优选，步骤（1）中，所述进气管设有出气孔的一端尾部封闭设置，所述出气孔设于所述进气管的侧壁，且出气方向沿水平设置。将出气孔设计在进气管侧壁相对于尾部，可以增加硅烷气体在进气管中的流动路径和混合程度，降低气体的冲击力，从而提高了非晶硅薄膜的沉积效率和均匀性，从而提高TOPCon电池的转换效率和外观良率。出气方向沿水平设置可以使反应气体快速地在低压化学气相沉积室内扩散，避免在低压化学气相沉积室内积聚，提高非晶硅层的沉积稳定性和均匀性，使反应气体的分布更加均匀，同时也可以避免反应气体直接与挡流板等低压化学气相沉积室内的其它部件发生干扰，更有利于气体扩散，避免高浓度的硅烷气体在弥散前接触硅片导致非晶硅薄膜沉积不均，提高沉积均匀性。
作为优选，所述出气孔具有两个，且轴对称分布于进气管的两侧，相对的两个出气孔的中心线垂直于进气管的中轴线。
作为优选，所述低压化学气相沉积室内设有前段、中段和尾段，所述进气管具有三个，且其出气孔分别位于低压化学气相沉积室的前段、中段和尾段；前段处硅烷流量为525sccm；中段处硅烷流量为405sccm；尾段处硅烷流量为175sccm。由此使得硅烷气体从出气孔排出后更为均匀地扩散至炉管内，采用上述流量分布进一步提高硅烷气体在炉管内的分布均匀性，确保硅片表面沉积得到的非晶硅薄膜具有较高的均匀性。
作为优选，所述挡流板向上凹陷形成有弧形面。弧形面设计相对于水平面设计具有至少以下两个方面的效果：一方面形成包覆界面，确保其能够尽可能完全覆盖进气管的出气孔；另一方面，刚从出气孔流出的高浓度的反应气体先作用于弧形面的两侧能够瞬间改变扩散方向，产生导流作用，有利于使得高浓度硅烷气体迅速向远离挡流板的底面的方向扩散，避免高浓度的反应气体从挡流板底面两侧向上扩散与硅片直接接触导致沉积不均。
作为优选，所述低压化学气相沉积室内设有载具支架，所述硅片载具固定于载具支架上，所述挡流板固定于所述硅片载具的底面与载具支架之间。
更优选地，所述硅片载具为石英舟；所述载具支架包括若干个间隔平行设置的碳化硅桨。所述载具支架上固定有石英舟托，所述石英舟间隔放置于石英舟托内。
所述挡流板的材质为高纯度石英、石墨或不锈钢板。
更优选地，所述挡流板的四角设有卡脚，所述挡流板通过卡脚与载具支架卡接固定，防止挡流板掉落，提高设备的稳定性。
作为优选，步骤（3）中：所述隧穿氧化层的厚度为1.5~2.0nm。
作为优选，步骤（4）中：所述非晶硅薄膜的厚度为140~160nm。
本发明还提供了一种制备TOPCon电池中非晶硅薄膜的装置，采用上述任意一项方法，包括低压化学气相沉积室，所述低压化学气相沉积室内设有硅片载具、进气管和出气管，所述进气管位于硅片载具下方；所述进气管具有出气孔；靠近所述出气孔的硅片载具的底部与出气孔之间设有挡流板。
现有技术中，LPCVD法制备TOPCon电池中非晶硅薄膜的装置多采用低压化学气相沉积炉管，硅片载具水平固定于炉管内，并沿轴向贯穿炉口段、炉中段和炉尾段，进气管水平设于硅片载具的下方，进气管的端部具有出气孔，由于炉管内处于低压环境下，进气管的出气孔处会形成硅烷气流高压区，导致硅烷在硅片之间的分布不均，导致沉积不均。本申请提供了一种新的用于制备TOPCon电池中非晶硅薄膜的装置，通过在靠近所述出气孔的硅片载具的底部与出气孔之间设有挡流板，对进气管的出气孔处形成高浓度的硅烷气流进行导流，提高气体在低压化学气相沉积室内的扩散均匀性，提高非晶硅薄膜的沉积均匀性，确保沉积质量，提高TOPCon电池的转换效率和外观良率。
作为优选，所述进气管设有出气孔的一端尾部封闭设置，所述出气孔设于所述进气管的侧壁，且出气方向沿水平设置。
作为优选，所述出气孔具有两个，且轴对称分布于进气管的两侧，相对的两个出气孔的中心线垂直于进气管的中轴线。
作为优选，所述挡流板向上凹陷形成有弧形面。
作为优选，所述低压化学气相沉积室内设有载具支架，所述硅片载具固定于载具支架上，所述挡流板固定于所述硅片载具的底面与载具支架之间。
作为优选，所述低压化学气相沉积室包括前段、中段和尾段，所述进气管具有三个，且其出气孔分别位于低压化学气相沉积室的前段、中段和尾段。
如上所述，本发明的制备TOPCon电池中非晶硅薄膜的方法及装置，具有以下有益效果：
（1）通过在靠近出气孔的硅片载具的底部与出气孔之间设有挡流板，并设置特定的出气孔结构，对进气管的出气孔处形成高浓度的硅烷气流进行导流，提高气体在低压化学气相沉积室内的扩散均匀性，提高非晶硅薄膜的沉积均匀性，确保沉积质量，提高TOPCon电池的转换效率和外观良率；
（2）采用微负压工艺进行隧穿氧化层的沉积，无热气流冲击炉门，提高反应密封性，确保了非沉积晶硅薄膜的顺利进行，与挡流板协同提高了隧穿氧化层和非晶硅层的沉积质量；
（3）采用挡流板和出气孔设计，与现有生产线设备兼容性强，安装与维修方便快捷，设备改进成本低，具有重要的产业利用价值。
附图说明
图1显示为实施例1的制备TOPCon电池中非晶硅薄膜的装置结构示意图。
图2显示为图1中挡流板的仰视图。
图3显示为图1中挡流板的主视图。
图4显示为图1中挡流板的左视图。
图5显示为实施例2中挡流板的结构示意图。
图6显示为出气孔的结构示意图。
图7显示为非晶硅薄膜的膜厚均匀性测试位置示意图。
附图标号说明：1、低压化学气相沉积室；2、碳化硅桨；3、石英舟托；4、石英舟；5、挡流板；6、弧形面；7、卡脚；8、第一进气管；9、第二进气管；10、第三进气管；11、出气孔；A炉口；B炉中；C炉尾。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
须知，下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置。
此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以插入其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例1
如图1所示，本申请实施例提供了一种制备TOPCon电池中非晶硅薄膜的装置，包括低压化学气相沉积室1，所述低压化学气相沉积室为低压化学气相沉积炉管，所述炉管具有炉口A（前段）、炉中B（中段）和炉尾C（尾段），所述炉管内设有由若干个间隔平行设置的碳化硅桨2构成的载具支架，载具支架上固定有石英舟托3，石英舟托内间隔放置有12个石英舟4（硅片载具），所述石英舟从炉口至炉尾方向分别编号为1号、2号……12号；所述炉管内插接有三根进气管：第一进气管8、第二进气管9和第三进气管10，三根进气管的进气方向由前段朝向尾段，所述炉管尾部设有出气管；三根进气管位于石英舟下方；如图6所示，每根进气管的尾端封闭设置，靠近尾端处两侧分别设有出气孔11，两个出气孔的出气方向沿水平设置，相对的两个出气孔的中心线垂直于进气管的中轴线；三根进气管平行设置，且其出气孔分别位于炉管的炉口A、炉中B和炉尾C处，靠近每个出气孔的硅片载具的底部与出气孔之间设有挡流板5，如图2和图3所示，所述挡流板的四角设有卡脚7，所述挡流板通过卡脚7与碳化硅桨2卡接固定于所述石英舟4的底面与碳化硅桨2之间；所述挡流板采用不锈钢材质，如图4所示，挡流板向上凹陷形成有弧形面6。
本申请实施例还提供了一种制备TOPCon电池中非晶硅薄膜的方法，采用上述装置，包括：
步骤（1）：提供一个低压化学气相沉积室；
所述低压化学气相沉积室包括硅片载具、进气管和出气管，所述进气管位于硅片载具下方；所述进气管具有出气孔；
步骤（2）：在靠近所述出气孔的硅片载具的底部与出气孔之间设置挡流板；
从而将出气孔与硅片载具底部的空间分隔形成两个反应区间，避免硅烷高压区与硅片直接接触；
步骤（3）：在硅片载具内放置硅片，每个硅片载具内放有100个硅片，单片硅片的尺寸为182mm*182mm；
将低压化学气相沉积室抽真空至100mtorr，并加热至620℃；
从进气管以30000sccm的流量通入氧气至低压化学气相沉积室内形成650torr的微负压，在硅片表面沉积厚度为1.8nm隧穿氧化层；
步骤（4）：将低压化学气相沉积室再次抽真空至150mtorr，从进气管通入硅烷至低压化学气相沉积室内发生反应，硅烷气体在绕过挡流板后在硅片间均匀分布，在隧穿氧化层表面沉积厚度为140~160nm的非晶硅薄膜；前段处硅烷流量为525sccm；中段处硅烷流量为405sccm；尾段处硅烷流量为175sccm。
本实施例中，7号石英舟内完成非晶硅薄膜沉积后的硅片侧面的外观效果如下：同一个石英舟内硅片侧面的颜色均匀一致，呈现均匀的灰白色；从7号石英舟内随机抽取两片硅片，其外观效果如下：单片硅片表面颜色均一，呈现均匀的玫红色，说明沉积质量良好，均一性好。由以上测试可知，安装挡流板后产生了气体导流的作用，进气管的出气孔处并没有在硅片底部形成高浓度的硅烷气流，有效提高了非晶硅薄膜的沉积均匀性。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于，制备TOPCon电池中非晶硅薄膜的装置不同，具体为：如图5所示，挡流板的结构不同，该实施例中挡流板的底面为平面。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于：制备TOPCon电池中非晶硅薄膜的方法中的工艺参数不同，所用装置与实施例1完全相同。所述方法具体包括以下步骤：
步骤（1）：提供一个低压化学气相沉积室；
所述低压化学气相沉积室包括硅片载具、进气管和出气管，所述进气管位于硅片载具下方；所述进气管具有出气孔；
步骤（2）：在靠近所述出气孔的硅片载具的底部与出气孔之间设置挡流板；
从而将出气孔与硅片载具底部的空间分隔形成两个反应区间；
步骤（3）：在硅片载具内放置硅片，每个硅片载具内放有100个硅片，单片硅片的尺寸为182mm*182mm；
将低压化学气相沉积室抽真空至100 mtorr，并加热至600℃；
从进气管以30000sccm的流量通入氧气至低压化学气相沉积室内形成650torr的微负压，在硅片表面沉积厚度为1.5nm隧穿氧化层；
步骤（4）：将低压化学气相沉积室再次抽真空至150mtorr，从进气管通入硅烷至低压化学气相沉积室内发生反应，在隧穿氧化层表面沉积厚度为140~160nm的非晶硅薄膜；前段处硅烷流量为525sccm；中段处硅烷流量为405sccm；尾段处硅烷流量为175sccm。
实施例4
实施例4与实施例1的区别在于：制备TOPCon电池中非晶硅薄膜的方法中的工艺参数不同，所用装置与实施例1完全相同。所述方法具体包括以下步骤：
步骤（1）：提供一个低压化学气相沉积室；
所述低压化学气相沉积室包括硅片载具、进气管和出气管，所述进气管位于硅片载具下方；所述进气管具有出气孔；
步骤（2）：在靠近所述出气孔的硅片载具的底部与出气孔之间设置挡流板；
从而将出气孔与硅片载具底部的空间分隔形成两个反应区间；
步骤（3）：在硅片载具内放置硅片，每个硅片载具内放有100个硅片，单片硅片的尺寸为182mm*182mm；
将低压化学气相沉积室抽真空至100mtorr，并加热至650℃；
从进气管以30000sccm的流量通入氧气至低压化学气相沉积室内形成650torr的微负压，在硅片表面沉积厚度为2.0nm隧穿氧化层；
步骤（4）：将低压化学气相沉积室再次抽真空至150mtorr，从进气管通入硅烷至低压化学气相沉积室内发生反应，在隧穿氧化层表面沉积厚度为140~160nm的非晶硅薄膜；前段处硅烷流量为525sccm；中段处硅烷流量为405sccm；尾段处硅烷流量为175sccm。
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于，装置不同，未在靠近所述出气孔的硅片载具的底部与出气孔之间设置挡流板，其余装置结构及制备工艺完全相同。
本对比例中，7号石英舟内完成非晶硅薄膜沉积后的硅片侧面的外观效果如下：同一个石英舟内硅片侧面的颜色不均，呈现两侧为玫红色，中间为绿色的现象；从7号石英舟内随机抽取两片硅片，其外观效果如下：单片硅片表面颜色不均，上方呈现均匀的玫红色，下端呈现绿色，说明沉积明显不均。这是因为未安装挡流板，进气管的出气孔处在硅片底部形成高浓度的硅烷气流，使得硅片底部沉积厚度较大，导致非晶硅薄膜的沉积均匀性差。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于，隧穿氧化层沉积工序采用通入氧气至常压沉积，所用装置及其余制备工艺完全相同。
分别对实施例和对比例制得的非晶硅薄膜的膜厚均匀性进行测试，测试方法为：从每个硅片载具内在中间位置取一片作为测试片，测试方法为激光椭偏仪直接测量膜厚，测试位置分别为硅片的四角及中心处，具体如图7所示的点1、点2、点3、点4和点5。
均匀性计算公式如下：
片内均匀性=[(片内膜厚最大值-最小值)/(2*片内膜厚平均值)]*100%；
批内均匀性=[(每片硅片膜厚平均值最大值-最小值)/(2*膜厚平均值)]*100%。
测试结果如表1~表6所示：
表1.实施例1制得的非晶硅薄膜的膜厚均匀性测试结果
表2.实施例2制得的非晶硅薄膜的膜厚均匀性测试结果
表3.实施例3制得的非晶硅薄膜的膜厚均匀性测试结果
表4.实施例4制得的非晶硅薄膜的膜厚均匀性测试结果
表5.对比例1制得的非晶硅薄膜的膜厚均匀性测试结果
表6.对比例2制得的非晶硅薄膜的膜厚均匀性测试结果
常规晶硅薄膜沉积工艺条件下沉积的晶硅薄膜的膜厚片内均匀性达到5~10％，膜厚片间均匀性达到7~11％。由表1~表6的测试结果可以看出，通过比较实施例1和对比例1的数据可知，通过设置挡流板改变出气孔处高浓度硅烷气流的扩散方向，大大提高了非晶硅薄膜的沉积均匀性；通过比较实施例1和实施例2的数据可知，通过改善挡流板的结构，使底面向内凹陷形成弧形面，可以防止部分硅烷气流从挡流板两侧外溢向上扩散，进一步改善出气孔处高浓度硅烷气流的扩散方向，进一步提高非晶硅薄膜的沉积均匀性。通过比较实施例1和对比例2的数据可知，采用微负压工艺相对于常压工艺沉积隧穿氧化层提高了膜厚均匀性。本申请改进后的工艺以及在改进后工艺基础上的硬件改进，使膜厚均匀性得到进一步优化。
为了进一步验证本申请的技术方案对最终制得的TOPcon电池的性能的影响，分别采用实施例1~4及对比例1~2的工艺得到的硅片产品制备TOPcon电池，本申请实施例提供了一种TOPcon电池的制备方法，具体包括以下步骤：
S1：原始硅片进行碱制绒，制备绒面；
S2：硼扩散，制备PN结；
S3：清洗硅片，去除硼硅玻璃等；
S4：分别采用实施例1~4及对比例1、2的工艺沉积隧穿氧化层和非晶硅薄膜；
S5：磷扩散，电池背面磷掺杂；
S6：清洗硅片；
S7：制备正面氧化铝薄膜，增加钝化效果；
S8：制备正面和背面氮化硅薄膜；
S9：丝网印刷电极、烧结及测试。
分别对采用实施例1~4及对比例1、2的工艺得到的硅片产品制备得到的TOPcon电池的性能做检测，性能测试结果如表7所示：
表7. 实施例1~4及对比例1、2对应的TOPcon电池的性能测试结果
表7中，Isc为短路电流，Voc开路电压，FF填充因子，Rs串联电阻，Rsh并联电阻，Eta转换效率，IRev2反向漏电流。
实验数量指的是硅片的实验样本量，为实施例工艺的一整批中硅片的数量。
由于LPCVD镀膜原因导致部分硅片上非晶硅薄膜的膜厚不均匀，导致最终制得的TOPcon电池产品会有部分不合格无法通过测试。
外观良率指的通过测试的TOPcon电池的良品率，计算公式为：
外观良率（%）=（外观良品数量/实验数量）*100%。
由表7可以看出，通过比较实施例1和对比例1的数据可知：采用增加挡流板的装置制备得到的TOPcon电池产品的整体性能也出现的重大的改善，转换效率提升了0.057%，主要是挡流板改善了硅烷气体的扩散均匀性，从而明显改善了非晶硅薄膜的沉积均匀性；通过比较实施例1和实施例2的数据可知，挡流板的形状可以进一步提高非晶硅薄膜的沉积均匀性，从而提高TOPcon电池产品转换效率以及最终外观良率。通过比较实施例1和对比例2的数据可知，采用微负压工艺相对于常压工艺沉积隧穿氧化层提高了TOPcon电池产品转换效率以及最终外观良率，这是因为微负压工艺无热流经过炉门，确保反应腔室的密封性，改善了隧穿氧化层的沉积质量，确保非晶硅薄膜的沉积工艺的顺利进行，提升了非晶硅薄膜的沉积质量。由此可见，采用微负压工艺及增加挡流板对提高非晶硅薄膜的沉积均匀性及TOPcon电池产品的转换效率以及最终外观良率起到明显的增益。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.一种制备TOPCon电池中非晶硅薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1）：提供一个低压化学气相沉积室；
所述低压化学气相沉积室内设有硅片载具、进气管和出气管，所述进气管位于硅片载具下方；所述进气管具有出气孔；
步骤2）：在靠近所述出气孔的硅片载具的底部与出气孔之间设置挡流板；
从而将出气孔与硅片载具底部的空间分隔形成两个反应区间；
步骤3）：在硅片载具内放置硅片；
将低压化学气相沉积室抽真空至100 mtorr，并加热至600~650℃；
从进气管以30000sccm的流量通入氧气至低压化学气相沉积室内形成650torr的微负压，在硅片表面沉积隧穿氧化层；
步骤4）：将低压化学气相沉积室再次抽真空至150mtorr，从进气管通入硅烷至低压化学气相沉积室内发生反应，在隧穿氧化层表面沉积非晶硅薄膜。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1）中：所述进气管设有出气孔的一端尾部封闭设置，所述出气孔设于所述进气管的侧壁，且出气方向沿水平设置。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述出气孔具有两个，且轴对称分布于进气管的两侧，相对的两个出气孔的中心线垂直于进气管的中轴线。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述低压化学气相沉积室包括前段、中段和尾段，所述进气管具有三个，且其出气孔分别位于低压化学气相沉积室的前段、中段和尾段；前段处硅烷流量为525sccm；中段处硅烷流量为405sccm；尾段处硅烷流量为175sccm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述挡流板向上凹陷形成有弧形面。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述低压化学气相沉积室内设有载具支架，所述硅片载具固定于载具支架上，所述挡流板固定于所述硅片载具的底面与载具支架之间。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3）中：所述隧穿氧化层的厚度为1.5~2.0nm；步骤4）中：所述非晶硅薄膜的厚度为140~160nm。
8.一种制备TOPCon电池中非晶硅薄膜的装置，其特征在于：采用了权利要求1~7中任意一项方法，包括低压化学气相沉积室，所述低压化学气相沉积室内设有硅片载具、进气管和出气管，所述进气管位于硅片载具下方；所述进气管具有出气孔；靠近所述出气孔的硅片载具的底部与出气孔之间设有挡流板；所述进气管设有出气孔的一端尾部封闭设置，所述出气孔设于所述进气管的侧壁，且出气方向沿水平设置；所述进气管设有出气孔的一端尾部封闭设置，所述出气孔设于所述进气管的侧壁，且出气方向沿水平设置；所述出气孔具有两个，且轴对称分布于进气管的两侧，相对的两个出气孔的中心线垂直于进气管的中轴线；所述挡流板向上凹陷形成有弧形面；所述低压化学气相沉积室内设有载具支架，所述硅片载具固定于载具支架上，所述挡流板固定于所述硅片载具的底面与载具支架之间。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：所述低压化学气相沉积室包括前段、中段和尾段，所述进气管具有三个，且其出气孔分别位于低压化学气相沉积室的前段、中段和尾段。
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