p型TBC电池发射极制备工艺

doi:10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2024.0283

摘要/Abstract

摘要： 将隧穿氧化层钝化接触（TOPCon）结构引入背接触太阳电池结构，制备得到隧穿氧化层钝化接触背接触（TBC）太阳电池，能够有效抑制电子、空穴的复合，提高光电转换效率。本文重点关注p型TBC太阳电池的发射极制备工艺，深入研究了p型硅片上n型隧穿氧化钝化接触结构（n-TOPCon）的制备工艺和钝化性能，通过实验研究了隧穿氧化层生长过程中氧化时间对氧化层厚度的影响，并研究不同厚度的隧穿氧化层对发射极n-TOPCon结构钝化性能的影响。实验结果表明，在氧化温度为600 ℃，氧化时间1 200 s时，隧穿氧化层厚度达到1.52 nm，可以获得最佳的钝化性能，此时隐开路电压达到733 mV，对应的暗饱和电流密度J₀为4.41 fA/cm²。之后研究了不同磷扩散温度和不同磷源流量下发射极n-TOPCon的掺杂分布曲线和钝化性能。当扩散温度达到870 ℃时，n-TOPCon结构的隐开路电压可提升至736 mV，随着扩散温度的继续增加，n-TOPCon结构的隐开路电压开始降低。最后研究了在扩散温度相同的情况下，n-TOPCon结构钝化性能与N₂-POCl₃流量的关系，通过实验发现，随着扩散N₂-POCl₃流量的增加，n-TOPCon结构钝化性能出现先提升后下降的情况，根据测试结果，当N₂-POCl₃流量为3 000 sccm时，n-TOPCon结构的隐开路电压可提升至740 mV。

关键词: p型TBC电池; 磷扩散; LPCVD; 掺杂; 钝化性能

Abstract: Introducing the tunneling oxide passivated contact （TOPCon） structure into the back contact solar cells structure， a tunneling oxide passivated contact back contact （TBC） solar cell was prepared， which can effectively suppress the recombination of electrons and holes， and improve the photoelectric conversion efficiency. This article focuses on the preparation process of the emitter of p-type TBC solar cells， and deeply studies the preparation process and passivation performance of n-type tunneling oxide passivation contact structures （n-TOPCon） on p-type silicon wafers. Through experiments， the influence of oxidation time on the thickness of the oxide layer during the growth process of the tunneling oxide layer was studied， and the effect of different thicknesses of tunneling oxide layers on the passivation of the emitter n-TOPCon structure was investigated. The experimental results show that at an oxidation temperature of 600 ℃ and an oxidation time of 1 200 s， the tunneling oxide layer thickness reaches 1.52 nm， and the optimal passivation performance could be obtained. At this time， the hidden implied open circuit voltage reaches 733 mV， corresponding to J₀ of 4.41 fA/cm². Afterwards， the doping distribution curve and passivation performance of n-TOPCon emitter under different phosphorus diffusion temperatures and phosphorus source flow rates were studied. When the diffusion temperature reaches 870 ℃， the implied open circuit voltage of n-TOPCon can be increased to 736 mV. As the diffusion temperature increases， the implied open circuit voltage of the emitter n-TOPCon structure begins to decrease. Finally， the relationship between the passivation performance of n-TOPCon structure and N₂-POCl₃ flow rate was studied under the same diffusion temperature. Through experiments， it is found that with the increase of diffusion N₂-POCl₃ flow rate， the passivation performance of n-TOPCon structure first improve and then decrease. According to the test results， when the N₂-POCl₃ flow rate is 3 000 sccm， the hidden open circuit voltage of n-TOPCon structure can be increased to 740 mV.

Key words: p-type TBC cell; phosphorus diffusion; LPCVD; doping; passivation performance

中图分类号:

TM914.4

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图/表 6

图1 样品制备流程

Fig.1 Preparation process of the sample

图2 实验样品（a）和p型TBC电池结构（b）示意图

Fig.2 Schematic diagram of experimental sample （a） and p-type TBC cell structure （b）

表1 不同氧化时间制备TOPCon钝化结构工艺参数

Table 1 Process parameters for preparing TOPCon passivation structure films for different oxidation time

Oxidation time/s	Oxidation temperature/℃	Polysilicon deposition temperature/℃	Polysilicon thickness/nm
400	600	600	140
800	600	600	140
1 200	600	600	140
1 600	600	600	140
2 000	600	600	140

图3 不同氧化时间下隧穿氧化层厚度（a）、钝化效果（b）和饱和电流密度（c）

Fig.3 Thickness of tunneling oxide layer （a）， passivation effect （b）， and saturation current density （c） for different oxidation time

图4 不同扩散温度下磷掺杂分布曲线（a）和钝化效果（b）

Fig.4 Phosphorus doping distribution curves （a） and passivation effect （b） at different diffusion temperatures

图5 不同N2-POCl3流量下磷掺杂分布曲线（a）和钝化效果（b）

Fig.5 Phosphorus doping distribution curve （a） and passivation effect （b） with different N2-POCl3 flow rates

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