(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910458001.3
(22)申请日 2019.05.29
(71)申请人 西安理工大学
地址 710048 陕西省西安市金花南路5号
(72)发明人 林涛 吕欣
(74)专利代理机构 北京国昊天诚知识产权代理
有限公司 11315
代理人 杨洲
(51)Int.Cl.
H01L 31/0216(2014.01)
H01L 31/18(2006.01)
(54)发明名称
用于Topcon电池制作的poly-Si绕镀的去除 方法
(57)摘要
用于Topcon电池制作的poly -Si绕镀的去除
方法，步骤为：1)将原始硅片去除损伤层，双面制
工艺，保留正表面的硼硅玻璃层；3)正面的镀膜，
使硼硅玻璃层上生长一层SiN x 薄膜；4)对背表面
面绝缘；5)背表面生长隧穿氧化层及多晶硅层；
6)在多晶硅层注入磷源；7)去除有机物及表面金
属离子污染；8)去除SiN x 膜、poly -Si层及硼硅玻
璃层；9)背表面退火，使poly -Si层形成N +的掺
杂；10)在背表面镀SiN x 膜层，正表面镀Al 2O 3及
SiN x 的复合膜层；11)将镀完膜的电池结构的正
背面分别进行丝网印刷，烧结完成电池结构正背
面的金属化；方法稳定性好、易于操作，有利于产
业化生产。权利要求书2页 说明书9页 附图1页CN 110197855 A 2019.09.03
C N 110197855
A
1.用于Topcon电池制作的poly-Si绕镀的去除方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，采用常规的制绒工艺将原始硅片侵入在温度为60℃～85℃，质量分数为1～5％的KOH或NaOH与质量分数为1～6％的H2O2的混合溶液中去除损伤层，然后再利用质量分数为1％～3％的KOH或NaOH溶液与体积分数为3％～6％的异丙醇或体积分数为0.2％～0.6％的制绒添加剂的混合溶液进行双面制绒，制绒的控制时间为20～30min； 步骤二，将双面制绒后获得的绒面硅片载入到管式低压硼扩散炉管中，在900℃～960℃的高温下恒温15～20min完成前表面硼扩散掺杂工艺，扩散掺杂工艺完成后保留正表面的硼硅玻璃层；
步骤三，采用PECVD设备进行正面的镀膜工艺，温度保持在420℃～490℃，SiH4与NH3的流量比例为1∶4，沉积时间为400-650s，使得正表面的硼硅玻璃层上生长一层SiN x薄膜；
步骤四，利用HNO3及HF的混合溶液对背表面进行抛光及边缘刻蚀，一方面去除硼扩散过程中绕扩到背
面的硼掺杂层，使其正背面绝缘，另一方面抛光后的表面有利于沉积更加均匀的隧穿氧化层及多晶硅层；
步骤五，背表面采用LPCVD设备在温度为500℃～600℃的条件下生长隧穿氧化层及多晶硅层；
步骤六，采用离子注入机台在多晶硅层注入磷源，即对poly-Si层进行离子注入，注入剂量为2.5e+15～5.0e+15atoms/cm2；
步骤七，采用HCl与H2O2的混合溶液进行清洗处理，去除离子注入工序引入的有机物及表面金属离子污染；
步骤八，采用单面刻蚀工艺，利用HNO3与HF的混合溶液去除正表面的SiN x膜、SiN x膜层上绕镀的poly-Si层及硼扩散过程中正表面产生的硼硅玻璃层；
步骤九，在850℃～880℃的高温下保温20～30min进行背表面退火处理，完成背表面离子注入后磷源的激活与推进作用，使得poly-Si层形成N+的掺杂；
步骤十，在背表面镀一层SiN x膜层，正表面镀一层Al2O3及SiN x的复合膜层；镀膜过程中SiH4与NH3的流量比例约为1∶4，镀膜温度设定为470～550℃；
步骤十一，将镀完膜的电池结构的正背面分别进行丝网印刷，然后在高温下烧结完成电池结构正背面的金属化工艺。
2.根据权利要求1所述的用于Topcon电池制作的poly-Si绕镀的去除方法，其特征在于，步骤三所述的SiN x薄膜，其膜厚控制在70-120nm之间。
3.根据权利要求1所述的用于Topcon电池制作的poly-Si绕镀的去除方法，其特征在于，步骤四所述的边缘刻蚀，其做法是：
将背表面抛光后的硅片背靠背(正表面相对)双插在石英舟的卡槽内，使得背表面面朝外进行poly-Si层的沉积，背表面沉积完poly-Si层后，在链式刻蚀机台上通过HF溶液进行正表面刻蚀处理。
4.根据权利要求1所述的用于Topcon电池制作的poly-Si绕镀的去除方法，其特征在于，步骤五所述的多晶硅层，其厚度控制在100～140nm之间。
5.根据权利要求1所述的用于Topcon电池制作的poly-Si绕镀的去除方法，其特征在于，步骤六所述的磷源采用红磷或磷烷。
6.根据权利要求1所述的用于Topcon电池制作的poly-Si绕镀的去除方法，其特征在
于，步骤七所述的HCl与H2O2的混合溶液，其体积分数为1∶1。
7.根据权利要求1所述的用于Topcon电池制作的poly-Si绕镀的去除方法，其特征在于，步骤八所述的SiN x膜层额厚度为80-90nm；复合膜层厚度为70-80nm。
用于Topcon电池制作的poly-Si绕镀的去除方法
技术领域
[0001]本发明属于光伏技术领域，具体涉及用于Topcon电池制作的poly-Si绕镀的去除方法。
背景技术
[0002]隧穿氧化层钝化接触(Tunnel Oxide Passivated Contact，TOPCon)电池技术基于N型硅衬底，前表面采用叠层膜钝化工艺，背表面采用基于超薄氧化硅和掺杂多晶硅(poly-Si)的隧穿氧化层钝化接触结构，该结构能够使得多数载流子穿透氧化层，对少数载流子起阻挡作用，有效的实现了载流子的选择通过性，可以极大地降低少数载流子的复合速率，不但能实现与异质结结构相当的表面钝化效果，而且可以与高温工艺相兼容，还避免了电极接触处带来的高复合问题。因而TOPCon电池具有高的开路电压和填充因子。也是目前产业化高效太阳能电池表面钝化研究发展的一个重要方向。然而该种结构的高效电池在产业化生产过程中面临的一个主要问题是背表面poly-Si层生长过程中所导致的正表面(发射极)绕镀poly-Si的去除，目前产业化生产过程中主要是通过HF与HNO3的混合溶液进行绕镀的去除，由于绕镀的
poly-Si层在整个正表面并不均匀，即中间薄、边缘厚。因此用该混合溶液清洗(去除)过程中正表面中心位置的poly-Si易于去除，而边缘位置生长的poly-Si层较厚，不易于去除，致使去除poly-Si绕镀是限制产业化发展的一个重要原因。对于隧穿氧化层钝化接触电池的制作而言，虽然隧穿氧化层与poly-Si的叠层结构对N型电池背表面具有很好的钝化特性，该种钝化结构的电池已经逐渐趋向于产业化生产，但是poly-Si绕镀的去除是目前产业化生产过程中的一个难题。工业化生产TOPCon电池时，采用低压化学气相沉积设备高温长的时间沉积poly-Si层，生长的poly-Si层厚度约为100-150nm，且只需要在电池背面沉积poly-Si，因而在工业化生产中，硅片是背靠背双插(电池正面朝里，背表面朝外插放在石英舟的同卡槽内)。这样长时间高温沉积过程中电池正表面会产生poly-Si 的绕镀，如果正表面产生的poly-Si的绕镀去除不干净，则会使得正表面留下多晶硅印，使得电池的外观不良，而且正表面残留的多晶硅，会使得正面的钝化特性降低，从而影响电池端的转换效率。
发明内容
[0003]为克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供用于Topcon电池制作的poly-Si绕镀的去除方法，具有方法稳定性好、易于操作，有利于产业化生产的特点。
[0004]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：用于Topcon电池制作的poly-Si绕镀的去除方法，包括以下步骤：
[0005]步骤一，采用常规的制绒工艺将原始硅片侵入在温度为60℃～85℃，质量分数为1～5％的KOH或NaOH与质量分数为1～6％的H2O2的混合溶液中去除损伤层，然后再利用质量分数为1％～3％的KOH或NaOH溶液与体积分数为3％～6％的异丙醇或体积分数为0.2％～0.6％的制绒添加剂的混合溶液进行双面制绒，制绒的控制时间为20～30min。
[0006]步骤二，将双面制绒后获得的绒面硅片载入到管式低压硼扩散炉管中，在900℃～960℃的高温下恒温15～20min完成前表面硼扩散掺杂工艺，扩散掺杂工艺完成后保留正表面的硼硅玻璃层；
[0007]步骤三，采用PECVD设备进行正面的镀膜工艺，温度保持在420℃～490℃，SiH4与NH3的流量比例为1∶4，沉积时间为400-650s，使得正表面的硼硅玻璃层上生长一层SiN x薄膜；
[0008]步骤四，利用HNO3及HF的混合溶液对背表面进行抛光及边缘刻蚀，一方面去除硼扩散过程中绕扩到背面的硼掺杂层，使其正背面绝缘，另一方面抛光后的表面有利于沉积更加均匀的隧穿氧化层及多晶硅层；
[0009]步骤五，背表面采用LPCVD设备在温度为500℃～600℃的条件下生长隧穿氧化层及多晶硅层；
[0010]步骤六，采用离子注入机台在多晶硅层注入磷源，即对poly-Si层进行离子注入，注入剂量为2.5e+15～5.0e+15atoms/cm2；
[0011]步骤七，采用HCl与H2O2的混合溶液进行清洗处理，去除离子注入工序引入的有机物及表面金属离子污染；
[0012]步骤八，采用单面刻蚀工艺，利用HNO3与HF的混合溶液去除正表面的SiN x膜、SiN x 膜层上绕镀的poly-Si层及硼扩散过程中正表面产生的硼硅玻璃层；
[0013]步骤九，在850℃～880℃的高温下保温20～30min进行背表面退火处理，完成背表面离子注入后磷源的激活与推进作用，使得poly-Si层形成N+的掺杂；
[0014]步骤十，为增加背表面的钝化特性及对光的吸收特性，在背表面镀一层SiN x膜层，正表面镀一层Al2O3及SiN x的复合膜层；且为了减少光的反射，镀膜过程中SiH4与NH3的流量比例约为1∶4，镀膜温度设定为470～550℃；
[0015]步骤十一，将镀完膜的电池结构的正背面分别进行丝网印刷，然后在高温下烧结完成电池结构正背面的金属化工艺。
[0016]步骤三所述的SiN x薄膜，其膜厚控制在70-120nm之间。
[0017]步骤四所述的边缘刻蚀，其做法是：
[0018]将背表面抛光后的硅片背靠背(正表面相对)双插在石英舟的卡槽内，使得背表面面朝外进行poly-Si层的沉积，背表面沉积完poly-Si层后，在链式刻蚀机台上通过HF溶液进行正表面刻蚀处理。
[0019]步骤五所述的多晶硅层，其厚度控制在100～140nm之间。
[0020]步骤六所述的磷源采用红磷或磷烷。
[0021]步骤七所述的HCl与H2O2的混合溶液，其体积分数为1∶1。
[0022]步骤八所述的SiN x膜层额厚度为80-90nm；复合膜层厚度为70-80nm。
[0023]本发明的有益效果是：
[0024]由于本发明利用SiN x膜层作为掩膜层，使得poly-Si层绕镀在SiN x膜层上；再通过HF溶液去除SiN x掩膜层及绕镀在SiN x膜层上的poly-Si；即将原始的硅片通过制绒后在某一面进行硼扩散，规定该硼扩散面为正表面；
[0025]然后在正表面镀膜(SiN x)，镀完SiN x膜层后再进行背表面刻蚀及抛光处理，将背表面抛光后的硅片背靠背(正表面相对)双插在石英舟的卡槽内，使得背表面面朝外进行
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议