CN117133834A - 一种联合钝化背接触电池的短流程制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于联合钝化背接触电池制备技术领域，具体涉及一种联合钝化背接触电池的短流程制备方法及其应用，短流程制备方法包括：S1、硅片双面制绒；S2、在硅片的正面进行磷扩散，形成第三半导体扩散区，磷扩散的过程包括：先进行低温扩散，再降温出炉，期间不进行升温推进扩散；S3、去除S2所得背面绕镀扩散层以及正面的磷硅玻璃层；S4、在S3所得背面依次沉积第一半导体层及掩膜层；之后一同进行高温退火晶化；S5、形成第二半导体开口区；S6、然后在硅片正面形成减反层。本发明的钝化效果优异，膜层致密度更优，同时有效改善了膜层孔洞等缺陷，显著提升电池转换效率和电池良率，大幅简化了工艺流程，从而大幅降低了设备投资成本。

Description

一种联合钝化背接触电池的短流程制备方法及其应用
技术领域
本发明属于联合钝化背接触电池制备技术领域，具体涉及一种联合钝化背接触电池的短流程制备方法及其应用。
背景技术
目前背接触异质结太阳电池工艺流程一般为，S101、提供单面制绒、单面抛光结构的硅片；S102、硅片背面依次镀第一半导体层及第一掩膜层，所述第一半导体层采用PECVD（等离子体增强化学气相沉积）或Hot-wire（热丝化学气相沉积）方式形成，第一半导体层包含本征非晶或微晶硅层及N型掺杂非晶或微晶硅层；S103、在硅片背面激光或蚀刻开口，去除第一掩膜层及部分第一半导体层，形成第二半导体区开口；S104、硅片清洗，去除第二半导体区内的第一半导体层；S105、硅片背面形成第二半导体层，所述第二半导体层采用PECVD或Hot-wire方式形成，第二半导体层包含本征非晶或微晶硅层及P型掺杂非晶或微晶硅层；S106、正面形成第三半导体层，第三半导体层包含正面钝化层及减反层，所述正面钝化层及减反层采用PECVD或Hot-wire方式形成，所述正面钝化层包含本征非晶硅层及N型掺杂非晶或微晶硅层，所述减反层为氮化硅、氮氧化硅、氧化硅中的至少一种；S107、硅片背面激光或蚀刻开口，形成与第二半导体区交替排列的第一半导体区；S108、硅片清洗，去除第一半导体区内的第一掩膜层；S109、硅片背面沉积导电膜；S110、通过激光或蚀刻的方式，在第一半导体区与第二半导体区之间形成绝缘槽；S111、在硅片第一半导体区与第二半导体区上形成金属电极。
目前，背接触太阳电池一般需要先制备好背面抛光正面制绒的硅片，制备工艺流程较长，且背面的第一半导体层与第三半导体层为本征非晶硅层与N型掺杂的非晶/微晶硅层，本征非晶硅层与N型掺杂的非晶/微晶硅层一般采用板式PECVD镀膜分别形成，板式PECVD设备非常昂贵，因此目前背接触电池存在工艺流程长且设备投资高等问题。另外，电池正面的第三半导体层寄生吸收非常大，减少了硅基底对光的吸收利用率，从而减少了电池的短路电流。
需要说明的是，本发明的该部分内容仅提供与本发明有关的背景技术，而并不必然构成现有技术或公知技术。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的工艺流程长、设备投资高且第三半导体层寄生吸收非常大，电池的短路电流少的缺陷，提供一种联合钝化背接触电池的短流程制备方法及其应用，该短流程制备方法制得的联合钝化背接触电池的钝化效果优异，膜层致密度更优，同时有效改善了膜层孔洞等缺陷，显著提升电池转换效率和电池良率，同时大幅减少了第三半导体层的寄生吸收，从而提高了电池的短路电流，且减少了板式PECVD的设备使用量，大幅简化了工艺流程，从而大幅降低了设备投资成本。
为了实现上述目的，本发明提供了一种联合钝化背接触电池的短流程制备方法，包括以下步骤：
S1、对硅片进行双面制绒清洗；
S2、在硅片的正面进行磷扩散，形成第三半导体扩散区，所述磷扩散的过程包括：先进行低温扩散，再降温出炉，期间不进行升温推进扩散，其中，低温扩散的温度为760-790℃；
S3、去除S2所得硅片背面绕镀扩散层以及正面的磷硅玻璃层；
S4、在S3所得硅片背面依次沉积第一半导体层及掩膜层，所述第一半导体层包含隧穿氧化硅层与第一掺杂多晶硅层，其中，所述隧穿氧化硅层、第一掺杂多晶硅层与掩膜层均采用多晶硅沉积炉依次沉积，沉积温度均为400-500℃；
之后进行高温退火晶化，所述第三半导体扩散区与第一掺杂多晶硅层的升温推进扩散过程在高温退火晶化中一同进行；其中，所述高温退火晶化的条件包括：在保护气体存在下，控制高温退火晶化的温度为880-930℃，压力为300-1000Pa，时间为60-120min；
S5、在S4所得背面进行第一刻蚀开口，形成第二半导体开口区；
S6、然后在硅片正面形成减反层；
S7、之后进行清洗，以对第二半导体开口区进行制绒或抛光；
S8、然后在S7所得背面形成第二半导体层，第二半导体层包含本征氢化非晶硅层和第二掺杂硅层。
在本发明的一些优选实施方式中，S2中所述低温扩散的条件包括：控制通入氧气的体积流量为400sccm-800sccm，携带三氯氧磷的小氮的总体积流量为50sccm-200sccm，气压为50mbar -150mbar，时间为4-8min。
在本发明的一些优选实施方式中，S2中所述低温扩散形成的第三半导体扩散区的有效掺杂浓度为5e18-9e18 cm-3；和/或，所述第三半导体扩散区的厚度为100-300nm。
在本发明的一些优选实施方式中，S2中所述降温的温度为700-750℃。
在本发明的一些优选实施方式中，S3中所述去除S2所得硅片背面绕镀扩散层以及正面的磷硅玻璃层的过程包括：先对硅片背面进行单面抛光，去除硅片背面绕镀扩散层，之后通过清洗工艺去除硅片正面的磷硅玻璃层。
优选地，S4中所述保护气体为氮气，控制氮气的体积流量为5000-15000sccm。
在本发明的一些优选实施方式中，S4中所述隧穿氧化硅层的沉积条件包括：控制通入笑气的体积流量为800-1200sccm，压力为100-200Pa，电源功率为10-20kW，时间为60-120 s。
在本发明的一些优选实施方式中，S4中所述第一掺杂多晶硅层的沉积条件包括：采用直接通入包括硅烷、掺杂元素气源和氢气的气体的一步沉积工艺。
更优选地，所述第一掺杂多晶硅层的沉积中，控制通入硅烷的体积流量为2000-3000sccm，掺杂元素气源的体积流量为1000-2500sccm，氢气的体积流量为7000-9000sccm，压力为400-500Pa，电源功率为10-20kW，沉积时间为800-1300 s。
在本发明的一些优选实施方式中，S4中，所述隧穿氧化硅层的厚度为1-2nm，第一掺杂多晶硅层的厚度为70-120nm，第一掺杂多晶硅层的有效掺杂浓度为1e19-9e20 cm-3。
优选地，所述掩膜层的厚度为30-90nm。
在本发明的一些优选实施方式中，S8中，所述本征氢化非晶硅层的厚度为4-8nm，所述第二掺杂硅层的厚度为6-12nm，第二掺杂硅层的有效掺杂浓度为1e19-9e20 cm-3。
在本发明的一些优选实施方式中，S7中通过所述清洗对第二半导体开口区进行抛光，抛光的过程包括：先经过强碱液抛光，抛光对第二半导体开口区的腐蚀深度为0.2-1μm，之后进行清洗去除有机物、金属离子以及表面氧化层；其中，所述强碱液为NaOH溶液或KOH溶液且其质量浓度为1%-5%，抛光的反应温度为60-75℃，反应时间为60-180s。
在本发明的一些优选实施方式中，所述短流程制备方法还包括：
S9、然后在S8所得背面进行第二刻蚀开口，形成第一半导体开口区；
S10、在S9所得背面沉积导电膜层；
S11、在S10所得背面进行第三刻蚀开口，以在第一半导体开口区和第二半导体开口区之间的区域形成绝缘槽；
S12、在S11所得背面的第一半导体开口区与第二半导体开口区处分别形成金属电极。
本发明还提供一种前面所述的联合钝化背接触电池的短流程制备方法，在制备背接触电池中的应用。
有益效果：
本发明通过上述技术方案，尤其是在硅片正面形成第三半导体扩散区，并配合在第三半导体扩散区的低温扩散之后不进行升温推进扩散，而是将第三半导体扩散区的升温推进扩散与第一半导体层的高温退火晶化集成在一起，大幅减少了工艺节拍时间，提高了设备产能，同时能够利于第三半导体扩散区获得适宜的结深，从而提升钝化效果，提升电池转换效率和电池良率。而在相同条件下，若在S2中进行升温推进扩散后，还结合S4的高温退火晶化的过程，高温退火晶化相当于二次推进，容易引起第三半导体层的结深过大，从而影响钝化效果。
其中，本发明采用硅片本体进行磷扩散形成第三半导体扩散区，相比于现有技术中常规的在硅片正面的外表面再沉积如隧穿多晶结构的第三半导体层的结构，致密度更优，同时有效改善了孔洞等缺陷，提升了电池良率。
且本发明还配合在形成第二半导体开口区后，在正面形成减反层再进行制绒或抛光的清洗过程，相比于现有技术中常规的先形成减反层再进行第二半导体开口区的刻蚀开口及清洗的工艺，更不容易产生孔洞等缺陷，同时无需先制备背面抛光正面制绒的硅片，简化了工艺流程，能够实现在短流程的工艺中，形成正面为绒面结构的背接触电池；且配合将隧穿氧化硅层、第一掺杂多晶硅层与掩膜层均采用多晶硅沉积炉依次沉积，大幅降低设备投资，简化了工艺流程，兼顾提升电池良率。
与常规背接触太阳电池对比，本发明的背接触电池正面无需额外沉积本征非晶硅层及N型掺杂非晶或微晶硅层作为第三半导体层，因此大幅减少了第三半导体层的寄生吸收，从而提高了电池的短路电流，且减少了板式PECVD的设备使用量，大幅简化了工艺流程，从而大幅降低了设备投资成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明的一种具体实施方式的制备联合钝化背接触电池的工艺流程图；
图2为本发明图1所得联合钝化背接触电池的结构示意图。
附图标记说明
1、硅片，2、第三半导体扩散区，3、减反层，4、隧穿氧化硅层，5、N型第一掺杂多晶硅层，6、掩膜层，7、本征氢化非晶硅层，8、P型第二掺杂硅层，9、导电膜层，10、金属电极，101、界面。
具体实施方式
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。其中，术语“可选的”、“任选的”均是指可以包括，也可以不包括（或可以有，也可以没有）。
本发明提供了一种联合钝化背接触电池的短流程制备方法，包括以下步骤：S1、对硅片进行双面制绒清洗；S2、在硅片的正面进行磷扩散，形成第三半导体扩散区，所述磷扩散的过程包括：先进行低温扩散，再降温出炉，期间不进行升温推进扩散，其中，低温扩散的温度为760-790℃。
在本发明的一些优选实施方式中，S2中所述低温扩散的条件包括：控制通入氧气的体积流量为400sccm-800sccm，携带三氯氧磷的小氮的总体积流量为50sccm-200sccm，气压为50mbar -150mbar，时间为4-8min。该优选方案，采用的低温扩散条件适宜，能够将第三半导体扩散区的有效掺杂浓度控制在比较低的范围，更利于提高钝化效果。
本发明中，携带三氯氧磷的小氮具有本领域的常规释义，即是指，氮气通过装有液态的三氯氧磷的液体瓶，将三氯氧磷携带到反应腔内。其中，通入的氧气、携带三氯氧磷的小氮也统称为特气。
在本发明的一些优选实施方式中，S2中所述低温扩散形成的第三半导体扩散区的有效掺杂浓度为5e18-9e18 cm-3、优选5e18-7e18 cm-3；和/或，所述第三半导体扩散区的厚度为100-300nm。本发明的第三半导体扩散区的有效掺杂浓度远低于常规PERC电池的正面表面的第三半导体层的掺杂浓度，本发明的第三半导体扩散区只需起到钝化作用，无需考虑常规PERC电池结构中出现的载流子传输及与金属电极接触电阻等问题，配合设置较低的掺杂浓度及扩散区的厚度，利于进一步提高钝化效果。
在本发明的一些优选实施方式中，S2中所述降温的温度为700-750℃。
S2中所述降温出炉的过程可以根据实际需求而定，例如，可以包括：依次抽空（即抽空特气）、降温、破空后出炉。
所述硅片可以为直拉单晶硅片或铸造单晶硅片。
本发明提供的短流程制备方法，还包括以下步骤：S3、去除S2所得硅片背面绕镀扩散层以及正面的磷硅玻璃层。
在本发明的一些优选实施方式中，S3中所述去除S2所得硅片背面绕镀扩散层以及正面的磷硅玻璃层的过程包括：先对硅片背面进行单面抛光，去除硅片背面绕镀扩散层，之后通过清洗工艺去除硅片正面的磷硅玻璃层。
S3中所述抛光和清洗的方法均按照现有技术中的进行，本发明对此没有限制。所述抛光例如可以采用链式清洗机进行。S3中所述清洗工艺是指常规清洗技术，例如采用HF水溶液、SC1清洗液、SC2清洗液进行清洗。
本发明提供的短流程制备方法，还包括以下步骤：S4、在S3所得硅片背面依次沉积第一半导体层及掩膜层，所述第一半导体层包含隧穿氧化硅层与第一掺杂多晶硅层，其中，所述隧穿氧化硅层、第一掺杂多晶硅层与掩膜层均采用多晶硅沉积炉依次沉积，沉积温度均为400-500℃、优选450-500℃；之后进行高温退火晶化，所述第三半导体扩散区与第一掺杂多晶硅层的升温推进扩散过程在高温退火晶化中一同进行。本发明隧穿氧化硅层、第一掺杂多晶硅层与掩膜层均采用多晶硅沉积炉依次沉积，沉积温度均控制为400-500℃，能够大幅简化工艺流程，更利于降低设备成本、提高电池良率和电池转换效率。
其中，所述高温退火晶化的条件包括：在保护气体存在下，控制高温退火晶化的温度为880-930℃、优选900-930℃、进一步优选900-920℃，压力为300-1000Pa，时间为60-120min。该优选方案，采用的高温退火晶化条件适宜，能够缩短退火晶化工艺时间的同时又保证第一掺杂多晶硅层的晶化质量，利于提高高温退火设备的产能。
优选地，S4中所述保护气体为氮气，控制氮气的体积流量为5000-15000sccm。
在本发明的一些优选实施方式中，S4中所述隧穿氧化硅层的沉积条件包括：控制通入笑气的体积流量为800-1200sccm，压力为100-200Pa，电源功率为10-20kW，时间为60-120 s。
在本发明的一些优选实施方式中，S4中所述第一掺杂多晶硅层的沉积条件包括：采用直接通入包括硅烷、掺杂元素气源和氢气的气体的一步沉积工艺。该一步沉积工艺，流程更简洁，可以一步完成隧穿氧化/掺杂层以及掩膜层的沉积，而现有技术中常规的先沉积隧穿氧化本征非晶硅再扩散掺杂、然后镀掩膜层的工艺分成三道完成。
更优选地，所述第一掺杂多晶硅层的沉积中，控制通入硅烷的体积流量为2000-3000sccm，掺杂元素气源的体积流量为1000-2500sccm，氢气的体积流量为7000-9000sccm，压力为400-500Pa，电源功率为10-20kW，沉积时间为800-1300 s。该优选方案，采用的第一掺杂多晶硅层的沉积条件适宜，能够较好的控制第一掺杂多晶硅层的掺杂浓度及厚度，更利于提高电池的钝化效果及转换效率。
本发明中，在第一掺杂多晶硅层为N型时，掺杂元素为磷，掺杂元素气源例如可以为磷烷、砷烷等；在第一掺杂多晶硅层为P型时，掺杂元素为硼，掺杂元素气源例如可以为乙硼烷、TMB等。
本发明中优选地，所述掺杂元素气源为氢稀释后的气体，掺杂元素气体与氢气的质量比为1:40-55。
本发明隧穿氧化硅层、第一掺杂多晶硅层、掩膜层的厚度和第一掺杂多晶硅层掺杂浓度可以按照现有技术中的进行。在本发明的一些优选实施方式中，S4中，所述隧穿氧化硅层的厚度为1-2nm。
优选地，第一掺杂多晶硅层的厚度为70-120nm，第一掺杂多晶硅层的有效掺杂浓度为1e19-9e20cm-3。
优选地，所述掩膜层的厚度为30-90nm。
所述掩膜层的种类可以为本领域的常规种类，例如可以为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的其中一种。在一种具体实施方式中，所述掩膜层为二氧化硅，二氧化硅的沉积条件例如可以包括：控制通入硅烷的体积流量为1000-2000sccm，笑气的体积流量为7000-15000sccm，压力为200-300Pa，电源功率为10-20kW，时间为300-800 s。
本发明提供的短流程制备方法，还包括以下步骤：S5、在S4所得背面进行第一刻蚀开口，形成第二半导体开口区。
所述第一刻蚀开口的方法例如可以采用激光或掩膜腐蚀的方式，只要能形成第二半导体开口区即可。所述激光例如可以为紫外或绿光激光，脉冲宽度小于10ns。形成的第二半导体开口区的宽度例如可以为400-800μm。
本发明提供的短流程制备方法，还包括以下步骤：S6、然后在硅片正面形成减反层。
S6中所述减反层的种类和厚度可以为本领域的常规范围，例如可以为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的其中一种，其厚度例如可以为70-120nm。减反层可以采用常规PECVD镀膜方式沉积形成。
本发明提供的短流程制备方法，还包括以下步骤：S7、之后进行清洗，以对第二半导体开口区进行制绒或抛光。
S7所述清洗用于去除第一刻蚀开口形成第二半导体开口区时引起的损伤或者脏污，经相应的制绒或抛光后硅片的第二半导体开口区的界面为制绒面或抛光面。所述清洗采用的清洗剂可以为碱液，碱液例如可以为含氢氧化钠和/或氢氧化钾的水溶液，碱液的质量浓度为1%-5%。
在本发明的一些优选实施方式中，S7中通过所述清洗对第二半导体开口区进行抛光，抛光的过程包括：先经过强碱液抛光，抛光对第二半导体开口区的腐蚀深度为0.2-1μm，之后进行清洗去除有机物、金属离子以及表面氧化层；其中，所述强碱液为NaOH溶液或KOH溶液且其质量浓度为1%-5%，抛光的反应温度为60-75℃，反应时间为60-180s。S7中所述进行清洗去除有机物、金属离子以及表面氧化层过程中的清洗按照常规清洗步骤进行即可，其采用的清洗液为SC1清洗液、SC2清洗液、以及HF水溶液。本发明的短流程制备方法中由于采用特殊的一步退火晶化工艺，使得第二半导体开口区的损伤层非常薄，本发明采用较低的反应温度和低浓度的强碱液即可通过抛光去除第二半导体开口区的损伤层，降低了生产成本。
在本发明的另外一些实施方式中，S7中通过所述清洗对第二半导体开口区进行制绒，制绒的过程包括：先经过碱性制绒液制绒，制绒对第二半导体开口区的腐蚀深度为0.2-1μm，之后经过清洗（即常规清洗工艺）去除有机物、金属离子以及表面氧化层。所述碱性制绒液为含质量浓度为1%-3%的KOH溶液与质量浓度为0.2%-0.5%的制绒添加剂的混合水溶液，反应温度为60-75℃，反应时间为300-600s。
本发明提供的短流程制备方法，还包括以下步骤：S8、然后在S7所得背面形成第二半导体层，第二半导体层包含本征氢化非晶硅层和第二掺杂硅层。
所述第二掺杂硅层可以为掺杂非晶硅层或掺杂微晶硅层。所述第一掺杂多晶硅层和第二掺杂硅层中一个为N型，另一个为P型。
在本发明的一些优选实施方式中，S8中，所述本征氢化非晶硅层的厚度为4-8nm，所述第二掺杂硅层的厚度为6-12nm，第二掺杂硅层的有效掺杂浓度为1e19-9e20 cm-3。
本发明中还可以包括其他常规步骤。在本发明的一些优选实施方式中，所述短流程制备方法还包括：
S9、然后在S8所得背面进行第二刻蚀开口，形成第一半导体开口区；
S10、在S9所得背面沉积导电膜层；
S11、在S10所得背面进行第三刻蚀开口，以在第一半导体开口区和第二半导体开口区之间的区域形成绝缘槽；
S12、在S11所得背面的第一半导体开口区与第二半导体开口区处分别形成金属电极。
S9中所述第二刻蚀开口可以采用激光或掩膜腐蚀的方式，只要能刻蚀掉第一半导体层上方的第二半导体层形成第一半导体开口区即可。所述激光可以为紫外或绿光激光，脉冲宽度小于10ns。所述第一半导体开口区的宽度例如可以为100-250μm。
S10中所述导电膜层可以采用物理气相沉积技术（PVD）或活化等离子沉积技术（RPD）进行沉积。导电膜层的厚度例如可以为40-80nm，导电膜层的材料例如可以是掺锡、钨、钛、锌中至少一种的氧化铟基薄膜或掺铝和/或硼的氧化锌基薄膜。
S11中第三刻蚀开口例如可以采用掩膜腐蚀或激光的方式进行。形成的绝缘槽的宽度W3为20-100μm，刻蚀后第一半导体开口区与第二半导体开口区之间的电阻大于1kΩ。
S12中形成金属电极可以采用丝网印刷技术。可以理解的是，第一半导体开口区与第二半导体开口区上分别形成的金属电极的极性不同。
本发明还提供一种前面所述的联合钝化背接触电池的短流程制备方法，在制备背接触电池中的应用。
下面详细描述本发明的实施例，是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
实施例1
一种联合钝化背接触电池的短流程制备方法，如图1、图2所示，包括以下步骤：
S1、硅片1制绒：
N型单晶硅片1双面制绒清洗，所述硅片1为直拉单晶硅片。
S2、在硅片1正面扩散形成第三半导体扩散区：
硅片1正面磷扩散，形成厚度为150nm的第三半导体扩散区2，所述磷扩散充特气（特气是指后面的氧气及携带三氯氧磷的小氮，三氯氧磷为液体）时氧气的体积流量为400sccm，携带三氯氧磷的小氮的总体积流量为100sccm，气压为80mbar，温度为780℃，时间为5min，无需常规扩散工艺中升温推进扩散的过程，充特气后依次抽空、降温至700℃、破空后即可出炉。扩散后硅片1正面第三半导体扩散区2的磷原子有效掺杂浓度为5e18 cm-3。
S3、抛光去除硅片1背面绕镀扩散层以及正面的磷硅玻璃层：
采用链式清洗机对硅片1背面进行单面抛光，去除硅片1背面绕镀扩散层，之后经过常规的清洗工艺HF水溶液（浓度为5wt%）清洗，去除硅片表面的磷硅玻璃层。
S4、在硅片1背面沉积第一半导体层及掩膜层6，之后高温退火晶化：
所述第一半导体层包含隧穿氧化硅层4与N型第一掺杂多晶硅层5，所诉掩膜层6为氧化硅，所述隧穿氧化硅层4厚度为1.5nm，N型第一掺杂多晶硅层5厚度为100nm、有效掺杂浓度为2e20cm-3，掩膜层6厚度为70nm。
所述隧穿氧化硅层4、N型第一掺杂多晶硅层5、掩膜层6均采用多晶硅沉积炉依次形成，所述沉积温度为450℃。沉积隧穿氧化硅层4时，通入笑气的体积流量为800sccm，压力为100Pa，电源功率为10kW，时间为80s。沉积N型第一掺杂多晶硅层5时，通入硅烷的体积流量为2000sccm，氢气稀释后的磷烷（其组成为：以质量比计，2% PH3：98% H2）的体积流量为1000sccm，氢气的体积流量为8000sccm，压力为400Pa，电源功率为10kW，时间为900s。沉积氧化硅（掩膜层6）时，通入硅烷的体积流量为1000sccm，笑气的体积流量为8000sccm，压力为250Pa，电源功率为10kW，时间为500s。
所述高温退火晶化时通入氮气，氮气的体积流量为5000sccm，退火温度为900℃，压力为800Pa，时间为90min。
S5、在硅片1背面进行第一刻蚀开口，形成第二半导体开口区W1：
所述第一刻蚀开口采用激光。所述激光为紫外激光，脉冲宽度5ns。所述形成的第二半导体开口区W1的宽度为500μm。
S6、在硅片1正面形成减反层3：
所诉减反层3为氮化硅，厚度为80nm，采用常规PECVD镀膜方式沉积形成。
S7、硅片1清洗：
通过碱液清洗，对硅片1背面第二半导体开口区W1进行抛光，硅片1第二半导体开口区W1的界面101为抛光面。抛光的具体过程为：先经过强碱液抛光，之后经过常规的HF水溶液（浓度为5wt%）清洗去除有机物、金属离子以及表面氧化层。所述强碱液为浓度为3wt%的NaOH水溶液，反应温度为75℃，反应时间为80s，抛光对第二半导体开口区W1的腐蚀深度为0.5-1μm。
S8、在硅片1背面形成第二半导体层：
第二半导体层包含本征氢化非晶硅层7和P型第二掺杂硅层8（具体为非晶硅层）。第二半导体层通过板式CVD方式形成。本征氢化非晶硅层7厚度为4nm，P型第二掺杂硅层8厚度为8nm、有效掺杂浓度为1e20 cm-3。
S9、在硅片1背面第二刻蚀开口，形成第一半导体开口区W2：
所述第二刻蚀开口采用激光的方式，所述激光为紫外激光，脉冲宽度15ps。所述形成的第一半导体开口区W2的宽度为100μm。
S10、在硅片1背面沉积导电膜层9：
采用物理气相沉积技术（PVD）在硅片1背面沉积透明的导电膜层9，所述导电膜层9厚度为60nm，导电膜层9的材料是掺锡氧化铟基薄膜。
S11、在硅片1背面进行第三刻蚀开口，形成绝缘槽：
采用掩膜腐蚀的方式，在硅片1背面进行第三刻蚀开口，形成第一半导体开口区W2与第二半导体开口区W1之间的绝缘槽W3。W3为30μm，刻蚀后第一半导体与第二半导体之间的电阻为2kΩ。
S12、在硅片1背面第一半导体开口区W2与第二半导体开口区W1处分别形成金属电极：
采用丝网印刷技术，在硅片1背面第一半导体开口区W2和第二半导体开口区W1表面分别形成金属电极10。
实施例2
参照实施例1的方法进行，不同之处在于，S2中形成的第三半导体扩散区的有效掺杂浓度为9e18 cm-3；为获得该掺杂浓度而需要改变的工艺参数为：磷扩散充特气时的温度为790℃，时间为7min。
实施例3
参照实施例1的方法进行，不同之处在于，S4中，所述隧穿氧化硅层、第一掺杂多晶硅层与掩膜层均采用多晶硅沉积炉沉积的温度均为400℃。
实施例4
参照实施例1的方法进行，不同之处在于，S4中，控制高温退火晶化的温度为880℃。
实施例5
参照实施例1的方法进行，不同之处在于，S4中，控制高温退火晶化的温度为930℃。
实施例6
参照实施例1的方法进行，不同之处在于，S7中通过所述清洗对第二半导体开口区进行制绒，制绒的过程包括：先经过碱性制绒液制绒，之后经过HF水溶液（浓度为5wt%）清洗去除有机物、金属离子以及表面氧化层。所述碱性制绒液为浓度为1wt%的KOH溶液与0.2wt%制绒添加剂的混合水溶液，反应温度为75℃，反应时间为500s，制绒对第二半导体开口区的腐蚀深度为0.5-1μm。
对比例1
参照实施例1的方法进行，不同之处在于，S2中在低温扩散之后，还进行升温推进扩散，升温推进扩散的条件包括：通入氧气，氧气的体积流量为5000sccm，退火温度为900℃，压力为500Pa，时间为35min；然后进行降温出炉。
对比例2
参照实施例1的方法进行，不同之处在于，S2中不直接对硅片进行磷扩散，而是采用板式PECVD在硅片的正面额外沉积常规的本征非晶硅层及N型掺杂非晶硅层作为第三半导体层，本征非晶硅层的厚度为5nm，N型掺杂非晶硅层的厚度为10nm。
对比例3
参照实施例1的方法进行，不同之处在于，S4中，高温退火晶化的温度为800℃。
测试例
将上述实施例和对比例得到的联合钝化背接触电池进行各性能测试，结果如表1所示。
表1
注：设备投资成本，其他实施例和对比例均分别以实施例1作为参考基准对比，实施例1按1计算。
通过上述结果可知，相对于对比例，采用本发明的实施例方案，能够减少工艺周期，提高电流密度，利于降低设备投资成本，提高电池转换效率和电池良率。
进一步的，根据实施例1和实施例2-6对比可知，采用本发明优选的扩散工艺、掺杂多晶沉积工艺、晶化退火工艺或者抛光清洗工艺的方案，能够进一步提高电池的电流密度，更利于提高电池的转换效率和电池良率。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种联合钝化背接触电池的短流程制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对硅片进行双面制绒清洗；
S2、在硅片的正面进行磷扩散，形成第三半导体扩散区，所述磷扩散的过程包括：先进行低温扩散，再降温出炉，期间不进行升温推进扩散，其中，低温扩散的温度为760-790℃；
S3、去除S2所得硅片背面绕镀扩散层以及正面的磷硅玻璃层；
S4、在S3所得硅片背面依次沉积第一半导体层及掩膜层，所述第一半导体层包含隧穿氧化硅层与第一掺杂多晶硅层，其中，所述隧穿氧化硅层、第一掺杂多晶硅层与掩膜层均采用多晶硅沉积炉依次沉积，沉积温度均为400-500℃；
之后进行高温退火晶化，所述第三半导体扩散区与第一掺杂多晶硅层的升温推进扩散过程在高温退火晶化中一同进行；其中，所述高温退火晶化的条件包括：在保护气体存在下，控制高温退火晶化的温度为880-930℃，压力为300-1000Pa，时间为60-120min；
S5、在S4所得背面进行第一刻蚀开口，形成第二半导体开口区；
S6、然后在硅片正面形成减反层；
S7、之后进行清洗，以对第二半导体开口区进行制绒或抛光；
S8、然后在S7所得背面形成第二半导体层，第二半导体层包含本征氢化非晶硅层和第二掺杂硅层。
2.根据权利要求1所述的短流程制备方法，其特征在于，S2中所述低温扩散的条件包括：控制通入氧气的体积流量为400sccm-800sccm，携带三氯氧磷的小氮的总体积流量为50sccm-200sccm，气压为50mbar -150mbar，时间为4-8min。
3.根据权利要求1所述的短流程制备方法，其特征在于，S2中所述低温扩散形成的第三半导体扩散区的有效掺杂浓度为5e18-9e18 cm-3；和/或，所述第三半导体扩散区的厚度为100-300nm。
4.根据权利要求1所述的短流程制备方法，其特征在于，S3中所述去除S2所得硅片背面绕镀扩散层以及正面的磷硅玻璃层的过程包括：先对硅片背面进行单面抛光，去除硅片背面绕镀扩散层，之后通过清洗工艺去除硅片正面的磷硅玻璃层。
5.根据权利要求1所述的短流程制备方法，其特征在于，S4中所述保护气体为氮气，控制氮气的体积流量为5000-15000sccm。
6.根据权利要求1所述的短流程制备方法，其特征在于，S4中所述隧穿氧化硅层的沉积条件包括：控制通入笑气的体积流量为800-1200sccm，压力为100-200Pa，电源功率为10-20kW，时间为60-120 s；
和/或，
S4中所述第一掺杂多晶硅层的沉积条件包括：采用直接通入包括硅烷、掺杂元素气源和氢气的气体的一步沉积工艺，并控制通入硅烷的体积流量为2000-3000sccm，掺杂元素气源的体积流量为1000-2500sccm，氢气的体积流量为7000-9000sccm，压力为400-500Pa，电源功率为10-20kW，沉积时间为800-1300 s。
7.根据权利要求1所述的短流程制备方法，其特征在于，S4中，所述隧穿氧化硅层的厚度为1-2nm，第一掺杂多晶硅层的厚度为70-120nm，第一掺杂多晶硅层的有效掺杂浓度为1e19-9e20 cm-3，掩膜层的厚度为30-90nm；
和/或，
S8中，所述本征氢化非晶硅层的厚度为4-8nm，所述第二掺杂硅层的厚度为6-12nm，第二掺杂硅层的有效掺杂浓度为1e19-9e20 cm-3。
8.根据权利要求1所述的短流程制备方法，其特征在于，S7中通过所述清洗对第二半导体开口区进行抛光，抛光的过程包括：先经过强碱液抛光，抛光对第二半导体开口区的腐蚀深度为0.2-1μm，之后进行清洗去除有机物、金属离子以及表面氧化层；其中，所述强碱液为NaOH溶液或KOH溶液且其质量浓度为1%-5%，抛光的反应温度为60-75℃，反应时间为60-180s。
9.根据权利要求1所述的短流程制备方法，其特征在于，所述短流程制备方法还包括：
S9、然后在S8所得背面进行第二刻蚀开口，形成第一半导体开口区；
S10、在S9所得背面沉积导电膜层；
S11、在S10所得背面进行第三刻蚀开口，以在第一半导体开口区和第二半导体开口区之间的区域形成绝缘槽；
S12、在S11所得背面的第一半导体开口区与第二半导体开口区处分别形成金属电极。
10.一种如权利要求1-9中任一项所述的联合钝化背接触电池的短流程制备方法，在制备背接触电池中的应用。
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