[發明專利]一種疊層固態摻雜源結構及p型TOPCon太陽能電池的制備方法

在審

• 申請號: 202310059062.9
• 申請日: 2023-01-18
• 公開（公告）號: CN116207170A
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 曾俞衡;葉繼春;杜浩江;劉偉;廖明墩;楊陣海
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: H01L31/0288
• 分類號: H01L31/0288;H01L31/20;H01L31/04
• 代理公司: 寧波甬致專利代理有限公司 33228
• 代理人: 胡天人

本發明提供一種疊層固態摻雜源結構及p型TOPCon太陽能電池的制備方法，疊層固態摻雜源結構包括層疊設在的磷摻雜源非晶硅層、正面介質層、晶硅襯底、背面介質層和硼摻雜源非晶硅層。本發明利用介質層和磷摻雜源非晶硅層的疊層結構作為磷擴散源，其電學與鈍化性能良好，同時可以調控擴散溫度使之與背面p?TOPCon結構退火溫度相匹配，從而實現一步退火的制備工藝。

技術領域

本發明涉及光伏電池技術領域，具體而言，涉及一種疊層固態摻雜源結構及p型TOPCon太陽電池制備方法。

背景技術

隧穿氧化硅鈍化接觸(TOPCon)晶硅太陽電池被廣泛認可為下一代高效電池技術。當前產業重點開發高效率的n型TOPCon電池，然而n型TOPCon電池采用n型硅片及雙面銀漿，成本較高。如果能夠開發基于p型硅片的p型TOPCon電池，那么既可以提升p型電池的效率，也可以維持p型硅片及產業生態的低成本優勢，這已經成為目前產業關注的熱點課題。

磷發射極是p型TOPCon太陽能電池的關鍵部件之一，但現有技術中磷發射極制備工藝存在以下幾點不足：1)磷擴散技術通常使用三氯氧磷(POCl₃)作為擴散源，擴散過程容易產生有毒的副產物及大量的偏磷酸，對石英件有著腐蝕作用，這增加了維護成本；2)傳統方法制備的磷發射極由于其表面濃度過高(通常達到2-5×10²⁰cm^-3)，導致表面復合較高(25fA/cm²)，嚴重限制了p型電池的開路電壓；3)在工藝步驟方面，POCl₃的擴磷的溫度通常在860℃左右，而一般來說，背面p-TOPCon結構的制備溫度在900-950℃，兩者制備溫度不匹配，造成工藝不兼容。4)最后，現有電池的正面擴磷發射極制備以及背面的p-TOPCon結構制備需要兩道高溫退火工藝，從而增加了工藝步驟。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是如何開發一種新的磷摻雜源，以調控磷發射極制備時的退火溫度，以及簡化p型TOPCon太陽能電池的制備工藝，降低生產成本。

為解決上述問題，本發明提供一種基于疊層固態摻雜源的雙面源結構及其制備技術，疊層固態摻雜源結構包括層疊設在的磷摻雜源非晶硅層、正面介質層、晶硅襯底、背面介質層和硼摻雜源非晶硅層。

本發明以一種創新的材料體系作為正面磷源，即利用介質層和磷摻雜源非晶硅層的疊層結構作為磷擴散源，其電學與鈍化性能良好，同時可以調控擴散溫度使之與背面p-TOPCon結構退火溫度相匹配，從而實現一步退火的制備工藝；介質層的設置可以避免層錯缺陷的產生，顯著提升發射極鈍化效果。值得指出的是，該磷摻雜源結構也可以作為激光選擇性發射極(激光SE)技術所需的磷摻雜源層，受激光處理過的區域能形成高濃度的磷摻雜區。

進一步地，所述硼摻雜源非晶硅層的摻雜原子除了硼之外，還包括碳(C)、氮(N)、氧(O)中的一種或多種，摻雜濃度為1E17-1E22?cm^-3。

進一步地，所述磷摻雜源非晶硅層的摻雜原子除了磷之外，還包括碳、氮、氧中的一種或多種，摻雜濃度為1E17-1E22?cm^-3。

正面和硼摻雜源非晶硅層均可通過摻雜碳(C)、氮(N)、氧(O)來調節退火溫度，使正背面高溫處理溫度相匹配，兼具很好的鈍化及電學性能。

進一步地，所述磷摻雜源非晶硅層的磷摻雜濃度為1E19-1E21cm^-3，優選為1E19-5E19cm^-3；所述硼摻雜源非晶硅層的硼摻雜濃度為1E17-5E20cm^-3，優選為1E19-5E19cm^-3。限定摻雜源非晶硅層中磷/硼摻雜濃度，有利于降低擴散所需的退火溫度。