一种隧穿氧化钝化接触电池、制备方法及设备
阅读说明：本技术 一种隧穿氧化钝化接触电池、制备方法及设备 (Tunneling oxidation passivation contact battery, preparation method and equipment ) 是由 韩培丁 张良 于 2021-07-09 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种隧穿氧化钝化接触电池、制备方法及设备,该方法包括：提供N型的硅基底,对硅基底清洗后制绒。然后在硅基底的表面进行硼扩散制备PN结。接着去除硅基底在硼扩散时背面形成的硼硅玻璃,以及去除扩散至硅基底的硼,采用臭氧水对硅基底的背面进行清洗和氧化,形成隧穿氧化层,进一步的在隧穿氧化层上制备多晶硅层,在PN结表面制备氧化铝层,以及在氧化铝层和掺杂多晶硅层上制备上氮化硅层和下氮化硅层,在上氮化硅层和下氮化硅层上分别制备第一电极和第二电极,该方法通过采用臭氧水清洗硅基底的背面,臭氧水对硅基底的背面进行氧化形成的隧穿氧化层,均匀性好,使的制备出的隧穿氧化钝化接触电池的光电转化效率和良率更高。(The invention provides a tunneling oxidation passivation contact battery, a preparation method and equipment, wherein the method comprises the following steps: and providing an N-type silicon substrate, and cleaning the silicon substrate to make wool. Then, the surface of the silicon substrate is subjected to boron diffusion to prepare a PN junction. The method comprises the steps of cleaning the back surface of the silicon substrate by using ozone water, preparing a polycrystalline silicon layer on the tunneling oxide layer, preparing an aluminum oxide layer on the surface of a PN junction, preparing an upper silicon nitride layer and a lower silicon nitride layer on the aluminum oxide layer and the doped polycrystalline silicon layer, and preparing a first electrode and a second electrode on the upper silicon nitride layer and the lower silicon nitride layer respectively.)
技术领域
本发明涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种隧穿氧化钝化接触电池、制备方法及设备。
背景技术
TOPCon电池，即隧穿氧化钝化接触电池，TOPCon电池在制备过程中通常在其表面生长一层1-2nm的超薄均匀氧化层。为了提高TOPCon电池的性能，在制备过程中氧化层要求具有致密、超薄和均匀的特性，致密的氧化层可对硅片表面形成良好的氧化钝化，超薄的氧化层隧穿电阻较小，可以实现电子的量子隧穿，均匀的氧化层可使隧穿的电流分布均匀，不均匀的氧化层会形成EL测试(电致发光，太阳能电池常用的一种表征测试方法)明暗不均的情况。
目前在TOPCon电池制备过程中，最常用的热氧化是将硅片放置在600-700摄氏度的氧化气氛中在其表面形成氧化层，但采用该方法导致氧化层的均匀性不佳，受环境影响较大，使隧穿氧化钝化接触电池的效率和良率一直不能稳定，单瓦成本难以控制，缺乏市场竞争力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种隧穿氧化钝化接触电池、制备方法及设备，提高了隧穿氧化钝化接触电池的光电转换效率和良率。
为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种隧穿氧化钝化接触电池的制备方法，该方法包括：
S101：提供N型的硅基底，对所述硅基底清洗后制绒。S102：在所述硅基底的表面进行硼扩散制备PN结。S103：去除所述硅基底在硼扩散时背面形成的硼硅玻璃，以及去除扩散至所述硅基底的硼，S104：采用臭氧水对所述硅基底的背面进行清洗和氧化，形成隧穿氧化层，S105：在所述隧穿氧化层上制备多晶硅层，S106：在所述PN结表面制备氧化铝层，S107：在所述氧化铝层和所述掺杂多晶硅层上制备上氮化硅层和下氮化硅层，S108：在所述上氮化硅层和所述下氮化硅层上分别制备第一电极和第二电极。
本发明提供的实施例一种隧穿氧化钝化接触电池的制备方法的有益效果在于：通过采用臭氧水清洗硅基底的背面，臭氧水对硅基底的背面进行氧化形成的隧穿氧化层，均匀性好，使的制备出的隧穿氧化钝化接触电池的光电转化效率更高。
在一种可能的实现中，所述步骤S103，包括：将所述硅基底背面放入氢氟酸内，去除所述硼硅玻璃，再将所述硅基底的背面放入硝酸和氢氟酸的混合溶液中，去除所述硅基底的背面，去除的厚度在0.5-1.5μm。其有益效果在于：去除了硼扩散时在硅基底背面形成的硼硅玻璃，以及去除扩散至硅基底内部分的硼。
在一种可能的实现中，所述步骤S104之后，包括：将所述步骤S104形成结构放入氮气环境下加热至450-700摄氏度，退火5-30分钟。其有益效果在于：通过在氮气环境下加热至450-700摄氏度，退火5-30分钟，导致形成的隧穿氧化层分子重排，使隧穿氧化层结构更加均匀致密，且避免了EL不良的情况，使隧穿氧化钝化接触电池的光电转化效率更高。
在一种可能的实现中，所述步骤S105，包括：当所述多晶硅层为掺杂多晶硅时，进行退火处理。其有益效果在于：为形成掺杂多晶硅的一实施方式。
在一种可能的实现中，所述步骤S105，包括：当所述多晶硅层为本征硅时，进行磷扩散。其有益效果在于：为形成掺杂多晶硅的另一实施方式。
在一种可能的实现中，进行所述步骤S103和所述步骤S104时，在一台设备或多台设备中完成。其有益效果在于：根据实际生产需要，可分别采用一台设备或多台设备完成步骤S103和步骤S104。
在一种可能的实现中，所述一台设备或多台设备中均设有第一容纳槽和第二容纳槽，所述第一容纳槽用于盛放所述氢氟酸，所述第二容纳槽用于盛放所述硝酸和氢氟酸的混合溶液。其有益效果在于：通过设置第一容纳槽和第二容纳槽，且第一容纳槽用于盛放氢氟酸，第二容纳槽用于盛放硝酸和氢氟酸的混合溶液，实现步骤S103和步骤S104的完成。
在一种可能的实现中，所述步骤S101，包括：将所述硅基底制绒形成金字塔状陷光结构。其有益效果在于：避免光的反射，提高光电转换效率。
在第二方面，本发明实施例提供一种制备隧穿氧化钝化接触电池的设备，该设备可实施上述的方法。
本发明提供的实施例一种制备隧穿氧化钝化接触电池的设备的有益效果在于：提高了隧穿氧化钝化接触电池的光电转化效率。
在第三方面，本发明实施例提供一种隧穿氧化钝化接触电池，该电池采用上述的方法制备得到。
本发明提供的实施例一种隧穿氧化钝化接触电池的有益效果在于：提高了隧穿氧化钝化接触电池的光电转化效率，避免EL不良的情况。
附图说明
图1为本发明的隧穿氧化钝化接触电池的制备方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
TOPCon电池，即隧穿氧化钝化接触电池，TOPCon电池在制备过程中通常在其表面生长一层1-2nm的超薄均匀氧化层，即隧穿氧化层。为了提高TOPCon电池的性能，在制备过程中氧化层要求具有致密、超薄和均匀的特性，致密的氧化层可对硅片表面形成良好的氧化钝化，超薄的氧化层隧穿电阻较小，可以实现电子的量子隧穿，均匀的氧化层可使隧穿的电流分布均匀，不均匀的氧化层会形成EL测试(电致发光，太阳能电池常用的一种表征测试方法)明暗不均的情况。
目前，形成氧化层最常用的方法是将硅片放置在600-700摄氏度的氧化氛中氧化形成，但采用该方法受环境的影响较大，导致氧化层的均匀性不好，从而导致整个隧穿氧化钝化接触电池的效率和良率一直不能稳定，单瓦成本难以控制，缺乏市场竞争力。
针对上述技术存在的问题，本发明的实施例提供了一种隧穿氧化钝化接触电池的制备方法，参考图1所示，该方法包括：
S101：提供N型的硅基底，对硅基底清洗后制绒。
该步骤中，为了增加光电转换效率，减少光的反射，将该硅基底制绒形成金字塔状陷光结构。
S102：在硅基底的表面进行硼扩散制备PN结。
该步骤中，PN结形成于硅基底的正面。当然，进行硼扩散时，硼会进一步扩散至硅基底的背面，硅基底的背面硅与硼也会发生反应，形成PN结和硼硅玻璃。
S103：去除硅基底在硼扩散时背面形成的硼硅玻璃，以及去除扩散至硅基底的硼。
具体的，该步骤中，将硅基底背面放入氢氟酸内，氢氟酸与硼硅玻璃发生反应，从而去除了硼硅玻璃，且进一步的，当除去硼硅玻璃后，继续将硅基底的背面放入硝酸和氢氟酸的混合溶液中，硝酸氧化硅基底背面的同时，氢氟酸会与氧化硅发生反应，从而使硅基底的背面被剥离去一层厚度为0.5-1.5μm的结构。需要说明的是，一般硼扩散至硅基底内的深度在0.5-1.5μm之间，从而除去了扩散至硅基底内的硼，即在硅衬底背面形成的PN结。
S104：采用臭氧水对硅基底的背面进行清洗和氧化，形成隧穿氧化层。
该步骤中，采用臭氧水对硅基底的背面清洗和氧化，保证了处理环境的稳定可靠，使在硅基底背面形成的隧穿氧化层的结构更加均匀，且形成该隧穿氧化层的结构更加稳定。
更重要的是，将形成的隧穿氧化层放入管式加热装置中，并在管式加热装置中通入氮气，然后加热至450-700摄氏度，退火5-30分钟，从而使形成的隧穿氧化层分子重排，使隧穿氧化层结构更加均匀致密，且避免了EL不良的情况，使隧穿氧化钝化接触电池的光电转化效率更高。
S105：在隧穿氧化层上制备多晶硅层。
该步骤中，包括两种实施方式，第一种：当多晶硅层为掺杂多晶硅时，进行退火处理。第二种：当多晶硅层为本征硅时，进行磷扩散。
S106：在PN结表面制备氧化铝层。
S107：在氧化铝层和掺杂多晶硅层上制备上氮化硅层和下氮化硅层。
该步骤中，上氮化硅层和下氮化硅层分别表示位于硅基底正面的氮化硅层和位于硅基底背面的氮化硅层。
S108：在上氮化硅层和下氮化硅层上分别制备第一电极和第二电极。
在本实施例中，通过采用臭氧水清洗硅基底的背面，臭氧水对硅基底的背面进行氧化形成的隧穿氧化层，然后再经过在氮气环境下加热至450-700摄氏度，退火5-30分钟，使隧穿氧化层的均匀性高，使制备出的隧穿氧化钝化接触电池的光电转化效率更高。
在一种可能的实现中，一台设备设有第一容纳槽和第二容纳槽，第一容纳槽用于盛放氢氟酸，第二容纳槽用于盛放硝酸和氢氟酸的混合溶液，用于实现步骤S103和步骤S104的方法步骤完成。
在另一种可能的实现中，多台设备中，可分别单独设有第一容纳槽和第二容纳槽，第一容纳槽用于盛放氢氟酸，第二容纳槽用于盛放硝酸和氢氟酸的混合溶液，用于实现步骤S103和步骤S104的方法步骤完成。
在本发明公开的另一个实施例中，一种制备隧穿氧化钝化接触电池的设备，该设备可实施上述方法的步骤。
在本实施例中，该设备可实施上述的制备方法，提高了制备出的隧穿氧化钝化接触电池的光电转化效率。
在本发明公开的又一个实施例中，一种制备隧穿氧化钝化接触电池，该电池是采用上述制备方法生产而成。
在本实施例中，该电池具有光电转化效率高，生产稳定性高。
以上所述，仅为本申请实施例的具体实施方式，但本申请实施例的保护范围并不局限于此，任何在本申请实施例揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请实施例的保护范围之内。因此，本申请实施例的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
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