CN116682894B - 提升TOPCon电池ALD钝化膜批间均匀性的方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及提升TOPCon电池ALD钝化膜批间均匀性的方法及应用，所述方法包括在每组前驱体气体通入后增加一个通入推进气的步骤，从而加快了前驱体气体的扩散速度，使得位于原子层沉积室头部以及尾部的硅片其表面的氧化铝沉积速度保持一致，进而减少了同一批次内不同硅片表面氧化铝钝化膜的均匀性。同时通过控制吹扫气的通入量，能够在短时间内有效提升对于基底表面残余前驱体气体以及反应副产物的吹扫效果，从而减少了因为杂质未被吹扫干净而导致的沉积不均匀的问题。

Description

提升TOPCon电池ALD钝化膜批间均匀性的方法及应用
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及提升TOPCon电池ALD钝化膜批间均匀性的方法及应用。
背景技术
TOPCon电池中，氧化铝钝化膜是一种关键的薄膜层，用于覆盖电池的N型硅基底。氧化铝钝化膜的主要作用是隔离电池中的电子和离子，阻止它们的扩散和不受控制的反应。此外，氧化铝钝化膜具备良好的绝缘性和化学稳定性，并且能抵御腐蚀和氧化，延长太阳能电池的寿命。它还能反射光线和增加光吸收，提高太阳能电池的能量转化效率。
目前，有多种方法可用于制备氧化铝钝化膜，包括热氧化法、物理气相沉积法、化学气相沉积法等。然而，传统的方法存在一些问题，如薄膜厚度不均匀、表面粗糙度大等，这些问题影响了太阳能电池的性能和效率。
原子层沉积（ALD）作为一种表面化学反应技术，在太阳能电池领域具有广泛的应用前景。ALD具备很高的可控性、选择性等优势，因此可以通过调整反应参数来精确控制膜的厚度、组成和结构。通过ALD制备的薄膜具有优良的均匀性和致密性，能够满足太阳能电池对薄膜性能的要求。正是由于上述这些特点，使得ALD成为制备氧化铝钝化膜的理想方法。
然而，在通过ALD的方法制备氧化铝钝化膜的过程中，由于氧化铝钝化膜为通过单原子膜逐层生长的方式得到的，因此氧化铝钝化膜的生长效率较低。面对着光伏电池不断增长的需求，生产厂家不断地迫切寻求提升生产效率的方法。由于受到ALD原理的限制，因此厂家只能从设备规模上寻求突破方向，因此现有技术中为了使得设备产能大幅提升，通常将用于盛放硅片的反应腔室比之前做的要更大更长，从而实现在一次沉积过程中在更多数量的硅片表面形成氧化铝钝化膜的目的。
然而，上述方法也存在不足之处。例如，在将用于盛放硅片的反应腔室做长之后，同样的通入前驱体的时间内，前驱体气体无法到达腔室的尾部，从而导致沉积生长的AL2O3膜的厚度从腔室的头部到尾部呈递减趋势，导致同一批制备得到的ALD钝化膜批间均匀性较差，无法达到工艺要求。
公开号为CN112838143A 的专利公开了一种PERC电池中氧化铝膜的沉积方法，所述沉积方法对氧化铝膜沉积的沉积方法进行改进，使氧化退火后的电池片放入ALD管式炉，真空条件下交替通入三甲基铝与H2O进行沉积；所述交替通入的次数为20-32次。从而使获得的氧化铝膜的均匀性得到改善，且沉积时间短，且丝网印刷烧结后的EL黑边的比例较低，有利于提高PERC电池的转换效率。
公开号为CN114420790A 的专利公开了一种基于ALD工艺制备叠层氧化铝膜层的方法，利用原子层沉积技术(即ALD工艺)，采用O3或H2O分别作为前驱体源，且优先使用O3为前驱源制得了性能优异的叠层氧化铝膜层，与现有技术中的单层氧化铝膜层相比，更大化的降低氧化铝的界面态密度，提升了退火后氧化铝的固定负电荷密度，进而提高了其化学钝化及场钝化的作用，使其能够满足一些高效硅材料太阳能电池的钝化要求，将其应用于太阳能电池结构中后，可以有效的提升电池转换效率。
然而，上述现有技术中均未注意到具有更大更长反应腔室的ALD沉积设备会导致制备得到的ALD钝化膜的批间均匀性下降的缺陷。因此，需要进一步研究和改进ALD技术，以提高薄膜质量和稳定性，满足太阳能电池领域对于氧化铝钝化膜的需求。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中的氧化铝钝化膜在制备过程中批间均匀性低的缺陷，提供了一种提升TOPCon电池ALD钝化膜批间均匀性的方法及应用，以克服上述不足之处。
为实现上述发明目的，本发明通过以下技术方案实现：
第一方面，本发明首先提供了一种提升TOPCon电池ALD钝化膜批间均匀性的方法，包括以下步骤：
步骤（S.1）：将基底放置于原子层沉积室中，并对原子层沉积室进行抽真空以及升温处理；
步骤（S.2）：向原子层沉积室中通入三甲基铝，使得三甲基铝在原子层沉积室中自由扩散；
步骤（S.3）：向原子层沉积室中通入推进气，进行用于提升三甲基铝扩散速度的第一推进步骤；
步骤（S.4）：向原子层沉积室中通入吹扫气，进行第一清洗步骤；
步骤（S.5）：向原子层沉积室中通入水蒸气，使得水蒸气在原子层沉积室中自由扩散；
步骤（S.6）：向原子层沉积室中通入推进气，进行用于提升水蒸气扩散速度的第二推进步骤；
步骤（S.7）：向原子层沉积室中通入吹扫气，进行第二清洗步骤；
步骤（S.8）：将步骤（S.2）-步骤（S.7）进行循环重复，从而在基底表面形成均匀的ALD钝化膜；
其中，所述推进气的通入量为0.5-5 L/min，吹扫气的通入量至少为推进气通入量的8倍。
现有技术中在通过ALD的方法制备氧化铝钝化膜的过程中，通常是将三甲基铝（TMA）与水（H2O）交替通入到原子层沉积室中，并且在通入前驱体气体之间通入一定量的吹扫气体，从而实现对于未沉积的前驱体气体的吹扫。而如背景技术中所述的，现有技术中由于原子层沉积室的长度过长，导致前驱体气体还未扩散至原子层沉积室的尾部时，这部分前驱体气体便被吹扫气所吹散，进而导致了位于原子层沉积室尾部的硅片其表面的氧化铝钝化膜的厚度远低于位于原子层沉积室头部的硅片表面的氧化铝钝化膜的厚度。
为了解决上述问题，申请人创造性的发现，在每次通入前驱体的一段时间后，继续向原子层沉积室头部通入一定流量的推进气，这部分推进气能够对前驱体气体起到推进的作用，从而加快了从原子层沉积室头部扩散至原子层沉积室尾部的速率。从而在同一沉积周期内，位于原子层沉积室头部以及尾部的硅片其表面的氧化铝沉积速度保持一致，进而减少了同一批次内不同硅片表面氧化铝钝化膜的均匀性。
然而，申请人在实验中却发现，推进气的通入量对于前驱体气体的扩散速度以及扩散效果也具有显著的影响。当推进气的通入量过低时，则会导致前驱体气体的扩散速度提升不明显，对于钝化膜批间均匀性的提升没有显著的帮助。而当推进气的通入量过高时，则会导致前驱体气体被吹散从而发生乱流以及湍流，从而导致前驱体气体依然难以在原子层沉积室的尾部沉积，因此依然对于钝化膜批间均匀性的提升没有显著的帮助。
经过申请人的实际测试后发现，当推进气的通入量控制在0.5-5 L/min的范围内，能够在保持前驱体气体扩散均匀稳定的前提下，快速提升前驱体气体的扩散速度以及沉积速度，从而有效提升了同一批硅片表面的钝化膜的沉积均匀性。
除推进气的通入量之外，前驱体气体在基底表面反应后残余的前驱体气体以及反应后产生的副产物的去除对于最终制备得到的氧化铝钝化膜有着重要的影响。其原因在于前驱体气体（例如：三甲基铝以及水）以及反应后生成的副产物与基底的结合力较强，若扫气吹吹扫后无法一次性吹扫干净，导致未被吹扫干净的区域产生厚度增大或减少的缺陷。基于上述原因，导致在多个重复的原子层沉积周期过程中这些缺陷会被不断放大，从而出现氧化铝膜沉积不均匀的现象，即氧化铝膜的各个位置的沉积厚度出现偏差。
针对上述原因，申请人发现，当吹扫气的通入量至少为推进气通入量的8倍以上时，能够在短时间内有效提升对于基底表面残余前驱体气体以及反应副产物的吹扫效果，从而减少了因为杂质未被吹扫干净而导致的沉积不均匀的问题。
因此，综上所述，本发明通过同时控制推进气以及吹扫气的吹扫参数，有效提升了TOPCon电池ALD钝化膜的批间均匀性。
作为优选，所述吹扫气的通入量为40-50L/min。
现有技术中通常而言吹扫气的通入量基本在10-20L范围内，但是随着原子层沉积室的加长，小流量的吹扫气在吹扫过程中难以将位于原子层沉积室尾部的参与前驱体气体以及副产物吹扫干净，从而造成氧化铝钝化膜的沉积效果变差的缺陷。本申请通过大幅提升吹扫气的通入量，有效提升了对于这些杂质气体的吹扫效果，从而提升了TOPCon电池ALD钝化膜的成膜均匀性大幅提升，产品的钝化效果达到以前小产能机台的水平，产品的性能（转换效率）也达到原有水平。
作为优选，所述推进气的通入时间为3~10s，吹扫气的吹扫时间为3-15s。
作为优选，所述推进气以及吹扫气为氮气、氦气、氩气中的任意一种。
作为优选，在所述步骤（S.1）结束后，所述原子层沉积室内的气压为0.05-0.5Torr，温度为200-300℃。
作为优选，在所述步骤（S.2）之前，还对原子层沉积室中的基底进行预水处理；
所述预水处理步骤包括向原子层沉积室中通入水蒸气，使得基底暴露于含有水蒸气的环境中，水蒸气通入结束后，对向原子层沉积室中通入吹扫气，从而完成预水处理步骤。
作为优选，所述预水处理过程中水蒸气在通入过程中用于输送水蒸气的管道压力维持在20-70Torr，通入时间为3-7s，水蒸气通入结束后通过40-50L/min的吹扫气进行吹扫，吹扫时间为3-15s。
作为优选，所述步骤（S.2）中三甲基铝在通入过程中用于输送三甲基铝的管道压力维持在20-70Torr，通入时间为3-7s。
作为优选，所述步骤（S.5）中水蒸气在通入过程中用于输送水蒸气的管道压力维持在20-70Torr，通入时间为3-7s。
作为优选，所述（S.8）中步骤（S.2）-步骤（S.7）循环重复次数为15-35次。
第二方面，本发明还提供了如上项所述的方法在制备光伏N型TOPCon电池中的应用。
第三方面，本发明还提供了一种光伏N型TOPCon电池，其包含有如上所述的方法制备得到的ALD钝化膜。
因此，本发明具有以下有益效果：
（1）本申请通过在氧化铝钝化膜的沉积过程中，创造性的在每组前驱体气体通过后增加一个通入推进气的步骤，从而加快了前驱体气体的扩散速度，使得位于原子层沉积室头部以及尾部的硅片其表面的氧化铝沉积速度保持一致，进而减少了同一批次内不同硅片表面氧化铝钝化膜的均匀性；
（2）本申请通过控制吹扫气的通入量，能够在短时间内有效提升对于基底表面残余前驱体气体以及反应副产物的吹扫效果，从而减少了因为杂质未被吹扫干净而导致的沉积不均匀的问题；
（3）通过本申请中的方法，能够使得产品的钝化效果达到以前小产能机台的水平，产品的性能（转换效率）也达到原有水平。
附图说明
图1为本发明在制备钝化膜过程中的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步描述。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，本发明提供了一种提升光伏N型TOPCon电池ALD钝化膜批间均匀性的方法，包括以下步骤：
步骤（S.1）：将硅基底放置于原子层沉积室中，并对原子层沉积室进行抽真空至气压为0.2Torr,同时升温至250℃；
向原子层沉积室中通入水蒸气，水蒸气的在通入过程中用于输送水蒸气的管道压力维持在50Torr，通入时间为4s，从而将硅基底暴露于含有水蒸气的环境中，水蒸气通入结束后立即用N2吹扫，N2吹扫流量为45L/min，吹扫时间为10s，从而完成对基底的预水处理工序；
步骤（S.2）：将三甲基铝（TMA）通入原子层沉积室内部, 三甲基铝通入过程中用于输送三甲基铝的管道压力维持在40Torr，通入时间为5s，三甲基铝通入结束后静置2s，使得三甲基铝在原子层沉积室中自由扩散；
步骤（S.3）：向原子层沉积室中通入0.5 L/min 的N2作为推进气，推进气通入持续时间为15s，从而完成第一推进步骤；
步骤（S.4）：推进气通入结束后立即向原子层沉积室中通入45 L/min的N2作为吹扫气进行吹扫，吹扫时间为8s，从而完成第一清洗步骤；
步骤（S.5）：向原子层沉积室中通入水蒸气，水蒸气通入过程中用于输送水蒸气的管道压力维持在40Torr，通入时间为5s，水蒸气通入结束后静置2s，使得水蒸气在原子层沉积室中自由扩散；
步骤（S.6）：向原子层沉积室中通入0.5 L/min 的N2作为推进气，推进气通入持续时间为15s，从而完成第二推进步骤；
步骤（S.7）：推进气通入结束后立即向原子层沉积室中通入45 L/min的N2作为吹扫气进行吹扫，吹扫时间为8s，从而完成第二清洗步骤；
步骤（S.8）：将步骤（S.2）-步骤（S.7）进行循环重复35次，从而在基底表面形成均匀的ALD钝化膜。
实施例2
一种提升光伏N型TOPCon电池ALD钝化膜批间均匀性的方法，包括以下步骤：
步骤（S.1）：将硅基底放置于原子层沉积室中，并对原子层沉积室进行抽真空至气压为0.2Torr,同时升温至250℃；
向原子层沉积室中通入水蒸气，水蒸气的在通入过程中用于输送水蒸气的管道压力维持在50Torr，通入时间为4s，从而将硅基底暴露于含有水蒸气的环境中，水蒸气通入结束后立即用N2吹扫，N2吹扫流量为45L/min，吹扫时间为10s，从而完成对基底的预水处理工序；
步骤（S.2）：将三甲基铝（TMA）通入原子层沉积室内部, 三甲基铝通入过程中用于输送三甲基铝的管道压力维持在40Torr，通入时间为5s，三甲基铝通入结束后静置2s，使得三甲基铝在原子层沉积室中自由扩散；
步骤（S.3）：向原子层沉积室中通入1 L/min 的N2作为推进气，推进气通入持续时间为10s，从而完成第一推进步骤；
步骤（S.4）：推进气通入结束后立即向原子层沉积室中通入45L/min的N2作为吹扫气进行吹扫，吹扫时间为8s，从而完成第一清洗步骤；
步骤（S.5）：向原子层沉积室中通入水蒸气，水蒸气通入过程中用于输送水蒸气的管道压力维持在40Torr，通入时间为5s，水蒸气通入结束后静置2s，使得水蒸气在原子层沉积室中自由扩散；
步骤（S.6）：向原子层沉积室中通入1L/min 的N2作为推进气，推进气通入持续时间为10s，从而完成第二推进步骤；
步骤（S.7）：推进气通入结束后立即向原子层沉积室中通入45L/min n的N2作为吹扫气进行吹扫，吹扫时间为8s，从而完成第二清洗步骤；
步骤（S.8）：将步骤（S.2）-步骤（S.7）进行循环重复35次，从而在基底表面形成均匀的ALD钝化膜。
实施例2与实施例1的区别在于步骤（S.3）以及步骤（S.6）中推进气的气流发生了改变。
实施例3
一种提升光伏N型TOPCon电池ALD钝化膜批间均匀性的方法，包括以下步骤：
步骤（S.1）：将硅基底放置于原子层沉积室中，并对原子层沉积室进行抽真空至气压为0.2Torr,同时升温至250℃；
向原子层沉积室中通入水蒸气，水蒸气的在通入过程中用于输送水蒸气的管道压力维持在50Torr，通入时间为4s，从而将硅基底暴露于含有水蒸气的环境中，水蒸气通入结束后立即用N2吹扫，N2吹扫流量为45L/min，吹扫时间为10s，从而完成对基底的预水处理工序；
步骤（S.2）：将三甲基铝（TMA）通入原子层沉积室内部, 三甲基铝通入过程中用于输送三甲基铝的管道压力维持在40Torr，通入时间为5s，三甲基铝通入结束后静置2s，使得三甲基铝在原子层沉积室中自由扩散；
步骤（S.3）：向原子层沉积室中通入3 L/min 的N2作为推进气，推进气通入持续时间为8s，从而完成第一推进步骤；
步骤（S.4）：推进气通入结束后立即向原子层沉积室中通入45L/min的N2作为吹扫气进行吹扫，吹扫时间为8s，从而完成第一清洗步骤；
步骤（S.5）：向原子层沉积室中通入水蒸气，水蒸气通入过程中用于输送水蒸气的管道压力维持在40Torr，通入时间为5s，水蒸气通入结束后静置2s，使得水蒸气在原子层沉积室中自由扩散；
步骤（S.6）：向原子层沉积室中通入3 L/min 的N2作为推进气，推进气通入持续时间为8s，从而完成第二推进步骤；
步骤（S.7）：推进气通入结束后立即向原子层沉积室中通入45 L/min的N2作为吹扫气进行吹扫，吹扫时间为8s，从而完成第二清洗步骤；
步骤（S.8）：将步骤（S.2）-步骤（S.7）进行循环重复35次，从而在基底表面形成均匀的ALD钝化膜。
实施例3与实施例1的区别在于步骤（S.3）以及步骤（S.6）中推进气的气流发生了改变。
实施例4
一种提升光伏N型TOPCon电池ALD钝化膜批间均匀性的方法，包括以下步骤：
步骤（S.1）：将硅基底放置于原子层沉积室中，并对原子层沉积室进行抽真空至气压为0.2Torr,同时升温至250℃；
向原子层沉积室中通入水蒸气，水蒸气的在通入过程中用于输送水蒸气的管道压力维持在50Torr，通入时间为4s，从而将硅基底暴露于含有水蒸气的环境中，水蒸气通入结束后立即用N2吹扫，N2吹扫流量为45L/min，吹扫时间为10s，从而完成对基底的预水处理工序；
步骤（S.2）：将三甲基铝（TMA）通入原子层沉积室内部, 三甲基铝通入过程中用于输送三甲基铝的管道压力维持在40Torr，通入时间为5s，三甲基铝通入结束后静置2s，使得三甲基铝在原子层沉积室中自由扩散；
步骤（S.3）：向原子层沉积室中通入5 L/min 的N2作为推进气，推进气通入持续时间为8s，从而完成第一推进步骤；
步骤（S.4）：推进气通入结束后立即向原子层沉积室中通入45L/min的N2作为吹扫气进行吹扫，吹扫时间为8s，从而完成第一清洗步骤；
步骤（S.5）：向原子层沉积室中通入水蒸气，水蒸气通入过程中用于输送水蒸气的管道压力维持在40Torr，通入时间为5s，水蒸气通入结束后静置2s，使得水蒸气在原子层沉积室中自由扩散；
步骤（S.6）：向原子层沉积室中通入5 L/min 的N2作为推进气，推进气通入持续时间为3s，从而完成第二推进步骤；
步骤（S.7）：推进气通入结束后立即向原子层沉积室中通入50 L/min的N2作为吹扫气进行吹扫，吹扫时间为3s，从而完成第二清洗步骤；
步骤（S.8）：将步骤（S.2）-步骤（S.7）进行循环重复35次，从而在基底表面形成均匀的ALD钝化膜。
实施例4与实施例1的区别在于步骤（S.3）以及步骤（S.6）中推进气的气流发生了改变。
实施例5
一种提升光伏N型TOPCon电池ALD钝化膜批间均匀性的方法，包括以下步骤：
步骤（S.1）：将硅基底放置于原子层沉积室中，并对原子层沉积室进行抽真空至气压为0.2Torr,同时升温至250℃；
向原子层沉积室中通入水蒸气，水蒸气的在通入过程中用于输送水蒸气的管道压力维持在50Torr，通入时间为4s，从而将硅基底暴露于含有水蒸气的环境中，水蒸气通入结束后立即用N2吹扫，N2吹扫流量为45L/min，吹扫时间为10s，从而完成对基底的预水处理工序；
步骤（S.2）：将三甲基铝（TMA）通入原子层沉积室内部, 三甲基铝通入过程中用于输送三甲基铝的管道压力维持在40Torr，通入时间为5s，三甲基铝通入结束后静置2s，使得三甲基铝在原子层沉积室中自由扩散；
步骤（S.3）：向原子层沉积室中通入3 L/min 的N2作为推进气，推进气通入持续时间为10s，从而完成第一推进步骤；
步骤（S.4）：推进气通入结束后立即向原子层沉积室中通入40 L/min的N2作为吹扫气进行吹扫，吹扫时间为15s，从而完成第一清洗步骤；
步骤（S.5）：向原子层沉积室中通入水蒸气，水蒸气通入过程中用于输送水蒸气的管道压力维持在40Torr，通入时间为5s，水蒸气通入结束后静置2s，使得水蒸气在原子层沉积室中自由扩散；
步骤（S.6）：向原子层沉积室中通入3 L/min 的N2作为推进气，推进气通入持续时间为10s，从而完成第二推进步骤；
步骤（S.7）：推进气通入结束后立即向原子层沉积室中通入40L/min的N2作为吹扫气进行吹扫，吹扫时间为15s，从而完成第二清洗步骤；
步骤（S.8）：将步骤（S.2）-步骤（S.7）进行循环重复35次，从而在基底表面形成均匀的ALD钝化膜。
实施例5与实施例3的区别在于步骤（S.4）以及步骤（S.7）中吹扫气的气流发生了改变。
实施例6
一种提升光伏N型TOPCon电池ALD钝化膜批间均匀性的方法，包括以下步骤：
步骤（S.1）：将硅基底放置于原子层沉积室中，并对原子层沉积室进行抽真空至气压为0.2Torr,同时升温至250℃；
向原子层沉积室中通入水蒸气，水蒸气的在通入过程中用于输送水蒸气的管道压力维持在50Torr，通入时间为4s，从而将硅基底暴露于含有水蒸气的环境中，水蒸气通入结束后立即用N2吹扫，N2吹扫流量为45L/min，吹扫时间为10s，从而完成对基底的预水处理工序；
步骤（S.2）：将三甲基铝（TMA）通入原子层沉积室内部, 三甲基铝通入过程中用于输送三甲基铝的管道压力维持在40Torr，通入时间为5s，三甲基铝通入结束后静置2s，使得三甲基铝在原子层沉积室中自由扩散；
步骤（S.3）：向原子层沉积室中通入3 L/min 的N2作为推进气，推进气通入持续时间为10s，从而完成第一推进步骤；
步骤（S.4）：推进气通入结束后立即向原子层沉积室中通入50L/min的N2作为吹扫气进行吹扫，吹扫时间为3s，从而完成第一清洗步骤；
步骤（S.5）：向原子层沉积室中通入水蒸气，水蒸气通入过程中用于输送水蒸气的管道压力维持在40Torr，通入时间为5s，水蒸气通入结束后静置2s，使得水蒸气在原子层沉积室中自由扩散；
步骤（S.6）：向原子层沉积室中通入3 L/min 的N2作为推进气，推进气通入持续时间为10s，从而完成第二推进步骤；
步骤（S.7）：推进气通入结束后立即向原子层沉积室中通入50L/min的N2作为吹扫气进行吹扫，吹扫时间为3s，从而完成第二清洗步骤；
步骤（S.8）：将步骤（S.2）-步骤（S.7）进行循环重复35次，从而在基底表面形成均匀的ALD钝化膜。
实施例6与实施例3的区别在于步骤（S.4）以及步骤（S.7）中吹扫气的气流发生了改变。
实施例7
一种提升光伏N型TOPCon电池ALD钝化膜批间均匀性的方法，包括以下步骤：
步骤（S.1）：将硅基底放置于原子层沉积室中，并对原子层沉积室进行抽真空至气压为0.05Torr,同时升温至200℃；
向原子层沉积室中通入水蒸气，水蒸气的在通入过程中用于输送水蒸气的管道压力维持在50Torr，通入时间为4s，从而将硅基底暴露于含有水蒸气的环境中，水蒸气通入结束后立即用N2吹扫，N2吹扫流量为45L/min，吹扫时间为10s，从而完成对基底的预水处理工序；
步骤（S.2）：将三甲基铝（TMA）通入原子层沉积室内部, 三甲基铝通入过程中用于输送三甲基铝的管道压力维持在20Torr，通入时间为7s，三甲基铝通入结束后静置2s，使得三甲基铝在原子层沉积室中自由扩散；
步骤（S.3）：向原子层沉积室中通入3 L/min 的N2作为推进气，推进气通入持续时间为8s，从而完成第一推进步骤；
步骤（S.4）：推进气通入结束后立即向原子层沉积室中通入45L/min的N2作为吹扫气进行吹扫，吹扫时间为8s，从而完成第一清洗步骤；
步骤（S.5）：向原子层沉积室中通入水蒸气，水蒸气通入过程中用于输送水蒸气的管道压力维持在20Torr，通入时间为7s，水蒸气通入结束后静置2s，使得水蒸气在原子层沉积室中自由扩散；
步骤（S.6）：向原子层沉积室中通入3 L/min 的N2作为推进气，推进气通入持续时间为8s，从而完成第二推进步骤；
步骤（S.7）：推进气通入结束后立即向原子层沉积室中通入45 L/min的N2作为吹扫气进行吹扫，吹扫时间为8s，从而完成第二清洗步骤；
步骤（S.8）：将步骤（S.2）-步骤（S.7）进行循环重复15次，从而在基底表面形成均匀的ALD钝化膜。
实施例8
一种提升光伏N型TOPCon电池ALD钝化膜批间均匀性的方法，包括以下步骤：
步骤（S.1）：将硅基底放置于原子层沉积室中，并对原子层沉积室进行抽真空至气压为0.5Torr,同时升温至300℃；
向原子层沉积室中通入水蒸气，水蒸气的在通入过程中用于输送水蒸气的管道压力维持在50Torr，通入时间为4s，从而将硅基底暴露于含有水蒸气的环境中，水蒸气通入结束后立即用N2吹扫，N2吹扫流量为45L/min，吹扫时间为10s，从而完成对基底的预水处理工序；
步骤（S.2）：将三甲基铝（TMA）通入原子层沉积室内部, 三甲基铝通入过程中用于输送三甲基铝的管道压力维持在70Torr，通入时间为3s，三甲基铝通入结束后静置2s，使得三甲基铝在原子层沉积室中自由扩散；
步骤（S.3）：向原子层沉积室中通入3 L/min 的N2作为推进气，推进气通入持续时间为8s，从而完成第一推进步骤；
步骤（S.4）：推进气通入结束后立即向原子层沉积室中通入45L/min的N2作为吹扫气进行吹扫，吹扫时间为8s，从而完成第一清洗步骤；
步骤（S.5）：向原子层沉积室中通入水蒸气，水蒸气通入过程中用于输送水蒸气的管道压力维持在70Torr，通入时间为3s，水蒸气通入结束后静置2s，使得水蒸气在原子层沉积室中自由扩散；
步骤（S.6）：向原子层沉积室中通入3 L/min 的N2作为推进气，推进气通入持续时间为8s，从而完成第二推进步骤；
步骤（S.7）：推进气通入结束后立即向原子层沉积室中通入45 L/min的N2作为吹扫气进行吹扫，吹扫时间为8s，从而完成第二清洗步骤；
步骤（S.8）：将步骤（S.2）-步骤（S.7）进行循环重复20次，从而在基底表面形成均匀的ALD钝化膜。
对比例1
一种提升光伏N型TOPCon电池ALD钝化膜批间均匀性的方法，包括以下步骤：
步骤（S.1）：将硅基底放置于原子层沉积室中，并对原子层沉积室进行抽真空至气压为0.05Torr,同时升温至250℃；
步骤（S.2）：向原子层沉积室中通入水蒸气，水蒸气的在通入过程中用于输送水蒸气的管道压力维持在50Torr，通入时间为4s，从而将硅基底暴露于含有水蒸气的环境中，水蒸气通入结束后立即用N2吹扫，N2吹扫流量为45L/min，吹扫时间为10s，从而完成对基底的预水处理工序；
步骤（S.3）：将三甲基铝（TMA）通入原子层沉积室内部, 三甲基铝通入过程中用于输送三甲基铝的管道压力维持在40Torr，通入时间为5s，三甲基铝通入结束后静置2s，使得三甲基铝在原子层沉积室中自由扩散；
步骤（S.4）：推进气通入结束后立即向原子层沉积室中通入20 L/min的N2作为吹扫气进行吹扫，吹扫时间为8s，从而完成第一清洗步骤；
步骤（S.5）：向原子层沉积室中通入水蒸气，水蒸气通入过程中用于输送水蒸气的管道压力维持在40Torr，通入时间为5s，水蒸气通入结束后静置2s，使得水蒸气在原子层沉积室中自由扩散；
步骤（S.6）：推进气通入结束后立即向原子层沉积室中通入20 L/min的N2作为吹扫气进行吹扫，吹扫时间为8s，从而完成第二清洗步骤；
步骤（S.7）：将步骤（S.3）-步骤（S.6）进行循环重复35次，从而在基底表面形成ALD钝化膜。
对比例1与实施例3的区别在于取消了通入推进气的步骤，同时将吹扫气降低至20L/min。
对比例2
一种提升光伏N型TOPCon电池ALD钝化膜批间均匀性的方法，包括以下步骤：
步骤（S.1）：将硅基底放置于原子层沉积室中，并对原子层沉积室进行抽真空至气压为0.05Torr,同时升温至250℃；
向原子层沉积室中通入水蒸气，水蒸气的在通入过程中用于输送水蒸气的管道压力维持在50Torr，通入时间为4s，从而将硅基底暴露于含有水蒸气的环境中，水蒸气通入结束后立即用N2吹扫，N2吹扫流量为45L/min，吹扫时间为10s，从而完成对基底的预水处理工序；
步骤（S.2）：将三甲基铝（TMA）通入原子层沉积室内部, 三甲基铝通入过程中用于输送三甲基铝的管道压力维持在40Torr，通入时间为5s，三甲基铝通入结束后静置2s，使得三甲基铝在原子层沉积室中自由扩散；
步骤（S.3）：推进气通入结束后立即向原子层沉积室中通入45L/min的N2作为吹扫气进行吹扫，吹扫时间为8s，从而完成第一清洗步骤；
步骤（S.4）：向原子层沉积室中通入水蒸气，水蒸气通入过程中用于输送水蒸气的管道压力维持在40Torr，通入时间为5s，水蒸气通入结束后静置2s，使得水蒸气在原子层沉积室中自由扩散；
步骤（S.5）：推进气通入结束后立即向原子层沉积室中通入45L/min的N2作为吹扫气进行吹扫，吹扫时间为8s，从而完成第二清洗步骤；
步骤（S.6）：将步骤（S.2）-步骤（S.5）进行循环重复35次，从而在基底表面形成ALD钝化膜。
对比例2与实施例3的区别在于仅仅取消了通入推进气的步骤。
对比例3
一种提升光伏N型TOPCon电池ALD钝化膜批间均匀性的方法，包括以下步骤：
步骤（S.1）：将硅基底放置于原子层沉积室中，并对原子层沉积室进行抽真空至气压为0.05Torr,同时升温至250℃；
向原子层沉积室中通入水蒸气，水蒸气的在通入过程中用于输送水蒸气的管道压力维持在50Torr，通入时间为4s，从而将硅基底暴露于含有水蒸气的环境中，水蒸气通入结束后立即用N2吹扫，N2吹扫流量为45L/min，吹扫时间为10s，从而完成对基底的预水处理工序；
步骤（S.2）：将三甲基铝（TMA）通入原子层沉积室内部, 三甲基铝通入过程中用于输送三甲基铝的管道压力维持在40Torr，通入时间为5s，三甲基铝通入结束后静置2s，使得三甲基铝在原子层沉积室中自由扩散；
步骤（S.3）：向原子层沉积室中通入3 L/min 的N2作为推进气，推进气通入持续时间为8s，从而完成第一推进步骤；
步骤（S.4）：推进气通入结束后立即向原子层沉积室中通入30 L/min的N2作为吹扫气进行吹扫，吹扫时间为8s，从而完成第一清洗步骤；
步骤（S.5）：向原子层沉积室中通入水蒸气，水蒸气通入过程中用于输送水蒸气的管道压力维持在40Torr，通入时间为5s，水蒸气通入结束后静置2s，使得水蒸气在原子层沉积室中自由扩散；
步骤（S.6）：向原子层沉积室中通入3 L/min 的N2作为推进气，推进气通入持续时间为8s，从而完成第二推进步骤；
步骤（S.7）：推进气通入结束后立即向原子层沉积室中通入30 L/min的N2作为吹扫气进行吹扫，吹扫时间为8s，从而完成第二清洗步骤；
步骤（S.8）：将步骤（S.2）-步骤（S.7）进行循环重复35次，从而在基底表面形成均匀的ALD钝化膜。
对比例3与实施例3的区别在于吹扫气降低至30L/min。
对比例4
一种提升光伏N型TOPCon电池ALD钝化膜批间均匀性的方法，包括以下步骤：
步骤（S.1）：将硅基底放置于原子层沉积室中，并对原子层沉积室进行抽真空至气压为0.2Torr,同时升温至250℃；
向原子层沉积室中通入水蒸气，水蒸气的在通入过程中用于输送水蒸气的管道压力维持在50Torr，通入时间为4s，从而将硅基底暴露于含有水蒸气的环境中，水蒸气通入结束后立即用N2吹扫，N2吹扫流量为45L/min，吹扫时间为10s，从而完成对基底的预水处理工序；
步骤（S.2）：将三甲基铝（TMA）通入原子层沉积室内部, 三甲基铝通入过程中用于输送三甲基铝的管道压力维持在40Torr，通入时间为5s，三甲基铝通入结束后静置2s，使得三甲基铝在原子层沉积室中自由扩散；
步骤（S.3）：向原子层沉积室中通入10 L/min 的N2作为推进气，推进气通入持续时间为8s，从而完成第一推进步骤；
步骤（S.4）：推进气通入结束后立即向原子层沉积室中通入45L/min的N2作为吹扫气进行吹扫，吹扫时间为8s，从而完成第一清洗步骤；
步骤（S.5）：向原子层沉积室中通入水蒸气，水蒸气通入过程中用于输送水蒸气的管道压力维持在40Torr，通入时间为5s，水蒸气通入结束后静置2s，使得水蒸气在原子层沉积室中自由扩散；
步骤（S.6）：向原子层沉积室中通入10 L/min 的N2作为推进气，推进气通入持续时间为8s，从而完成第二推进步骤；
步骤（S.7）：推进气通入结束后立即向原子层沉积室中通入45 L/min的N2作为吹扫气进行吹扫，吹扫时间为8s，从而完成第二清洗步骤；
步骤（S.8）：将步骤（S.2）-步骤（S.7）进行循环重复35次，从而在基底表面形成均匀的ALD钝化膜。
对比例4与实施例3的区别在于步骤（S.3）以及步骤（S.6）中推进气的气流修改为10 L/min。
对上述实施例以及对比例进行测试，检测制备得到的氧化铝钝化膜的沉积均匀性，测试方法以及测试结果如下所示。
【测试方法】
氧化铝钝化膜的均匀性测试方法：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，从而取平均计算每片硅片的膜厚平均值。
每批按照原子层沉积室的头部至尾部的位置分别取7个硅片，计算批内膜厚平均值。
批内性计算公式如下：
批内均匀性=[(每批硅片膜厚平均值最大值-最小值)/(2*批内膜厚平均值)]*100%。
【测试结果】
实施例以及对比例的测试结果如下表1所示。
表1
从上表数据中可知，通过本申请中的方法，创造性的在每组前驱体气体通过后增加一个通入推进气的步骤，从而加快了前驱体气体的扩散速度，使得位于原子层沉积室头部以及尾部的硅片其表面的氧化铝沉积速度保持一致，相较于对比例1以及对比例2而言，减少了同一批次内不同硅片表面氧化铝钝化膜的均匀性。
同时，推进气的通入量对于氧化铝的沉积均匀性有着显著的影响，当推进气的通入量过大时（例如对比例4），则会造成前驱体气体的气流紊乱，从而不利于前驱体气体在硅片表面的沉积，因而导致批内均匀性出现下降。
此外，本申请还通过控制吹扫气的通入量，能够在短时间内有效提升对于基底表面残余前驱体气体以及反应副产物的吹扫效果，相较于对比例3而言，减少了因为杂质未被吹扫干净而导致的沉积不均匀的问题。
因此，综上所述，通过本申请中的方法，能够使得产品的钝化效果达到以前小产能机台的水平，产品的性能（转换效率）也达到原有水平。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种提升光伏N型TOPCon电池ALD钝化膜批间均匀性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤（S.1）：将基底放置于原子层沉积室中，并对原子层沉积室进行抽真空以及升温处理；
步骤（S.2）：向原子层沉积室中通入三甲基铝，使得三甲基铝在原子层沉积室中自由扩散；
步骤（S.3）：向原子层沉积室中通入推进气，所述推进气的通入量为0.5-5 L/min，推进气的通入时间为3-10s，进行用于提升三甲基铝扩散速度的第一推进步骤；
步骤（S.4）：向原子层沉积室中通入吹扫气，吹扫气的通入量为40-50L/min，吹扫气的吹扫时间为3-15s，进行第一清洗步骤；
步骤（S.5）：向原子层沉积室中通入水蒸气，使得水蒸气在原子层沉积室中自由扩散；
步骤（S.6）：向原子层沉积室中通入推进气，所述推进气的通入量为0.5-5 L/min，推进气的通入时间为3-10s，进行用于提升水蒸气扩散速度的第二推进步骤；
步骤（S.7）：向原子层沉积室中通入吹扫气，吹扫气的通入量为40-50L/min，吹扫气的吹扫时间为3-15s，进行第二清洗步骤；
步骤（S.8）：将步骤（S.2）-步骤（S.7）进行循环重复，从而在基底表面形成均匀的ALD钝化膜。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述推进气以及吹扫气为氮气、氦气、氩气中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
在所述步骤（S.1）结束后，所述原子层沉积室内的气压为0.05-0.5Torr，温度为200-300℃。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
在所述步骤（S.2）之前，还对原子层沉积室中的基底进行预水处理；
所述预水处理步骤包括向原子层沉积室中通入水蒸气，使得基底暴露于含有水蒸气的环境中，水蒸气通入结束后，对向原子层沉积室中通入吹扫气，从而完成预水处理步骤。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述步骤（S.2）中三甲基铝在通入过程中用于输送三甲基铝的管道压力维持在20-70Torr，通入时间为3-7s；
所述步骤（S.5）中水蒸气在通入过程中用于输送水蒸气的管道压力维持在20-70Torr，通入时间为3-7s。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述（S.8）中步骤（S.2）-步骤（S.7）循环重复次数为15-35次。
7.如权利要求1~6中任意一项所述的方法在制备光伏N型TOPCon电池中的应用。
8.一种光伏N型TOPCon电池，其特征在于，包含有如权利要求1~6中任意一项所述的方法制备得到的ALD钝化膜。
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