CN116936684B - 电池正背面同时生长不同厚度多晶硅的方法和背接触电池 - Google Patents
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Abstract
本发明属于背接触电池制备技术领域，具体涉及电池正背面同时生长不同厚度多晶硅的方法和背接触电池，方法包括：S1、提供背面抛光正面制绒的硅片；S2、控制硅片成对间隔设置且正面面对面设置，成对硅片的正面之间的间距为S1，前一成对硅片的背面与相邻的后一成对硅片的背面之间的间距为S2；在硅片的正面和背面同时形成隧穿氧化层、同时形成本征多晶硅，在正面形成第一本征多晶硅且厚度为L1，在背面形成厚度L2第二本征多晶硅，[S1/(2×S2)]+0.1≤L1/L2≤[S1/(2×S2)]+0.3；S3、采用扩散退火工艺掺杂；S4、清洗。本发明能够实现双面不同厚度多晶硅的同时生长，同时提高导电性和电池转换效率。
Description
技术领域
本发明属于背接触电池制备技术领域，具体涉及电池正背面同时生长不同厚度多晶硅的方法和背接触电池。
背景技术
隧穿氧化层和多晶硅结构，运用在背接触异质结太阳能电池正面，需要使用厚度较薄的多晶硅提高电池电流；而运用在背面，则需要使用厚度较厚的多晶硅提高导电性。
现有的隧穿多晶生长工艺主要使用LPCVD生长氧化层及多晶硅层后高温扩散，如在硅片正面、背面同时形成隧穿氧化硅层、N型掺杂多晶硅层。其中，在双面形成隧穿氧化硅层之后，形成N型掺杂多晶硅层的过程包括：先在正面背面的隧穿氧化硅层表面采用LPCVD同时沉积未掺杂的本征硅层，本征硅层厚度为30nm；然后采用PECVD方式在硅片的背面用原位掺杂的方式镀磷掺杂多晶硅。完成上述镀膜工艺后，硅片放入高温磷扩散炉进行磷扩散，硅片在此磷扩散步骤中，采用等间隔放置，以保证双面都有相同的PSG玻璃层（磷硅玻璃层）形成，同时进行磷扩散过程。之后去除上述步骤中产生的PSG玻璃层。可见，目前通常通过额外在背面镀膜的方式来实现背面多晶硅的增厚，从而使其厚度不同于正面多晶硅。
然而，现有的LPCVD多晶硅沉积工艺无法实现正背面不同厚度多晶同时生长，且现有的高温扩散工艺也无法实现正背面不同厚度多晶同时扩散不同掺杂浓度。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的现有的LPCVD多晶硅沉积工艺无法实现正背面不同厚度多晶同时生长的缺陷，提供一种电池正背面同时生长不同厚度多晶硅的方法和背接触电池，该方法能够实现双面不同厚度多晶硅的同时生长，同时能够在提高导电性的同时提高电池的短路电流及填充因子，从而提高电池转换效率；由于同时形成正背面均为隧穿氧化层和多晶硅的结构，设备成本明显降低。
为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种电池正背面同时生长不同厚度多晶硅的方法，包括以下步骤：
步骤S1、提供背面抛光、正面制绒的硅片；
步骤S2、控制硅片成对间隔设置且成对硅片的正面面对面设置，且成对硅片的正面之间的间距为S1，前一成对硅片的背面与相邻的后一成对硅片的背面之间的间距为S2，S2大于S1；然后在硅片的正面和背面同时形成隧穿氧化层，之后在正面和背面同时形成本征多晶硅，其中在正面形成第一本征多晶硅且第一本征多晶硅在制绒正面上的厚度为L1，在背面形成厚度为L2的第二本征多晶硅，且L1、L2、S1、S2满足：[S1/(2×S2)]+0.1≤L1/L2≤[S1/(2×S2)]+0.3；
步骤S3、采用扩散退火工艺，使第一本征多晶硅和第二本征多晶硅形成相应掺杂多晶硅层；
步骤S4、然后进行清洗。
本发明优选地，L1为15-70nm、优选15-50nm，L2为100-300nm。
本发明优选地，S1为1-5mm、优选2-5mm，S2为10-15mm。
本发明优选地，S2大于S1。
在本发明的一些优选实施方式中，所述隧穿氧化层的厚度为1.2-2.0nm。
在本发明的一些优选实施方式中，步骤S2中同时形成隧穿氧化层和本征多晶硅均在管式LPCVD设备中进行，且将各硅片安装在具有若干卡槽的石英舟上。
在本发明的一些优选实施方式中，步骤S2中，形成隧穿氧化层的条件包括：在550-650℃下热氧化。
在本发明的一些优选实施方式中，形成本征多晶硅的条件包括：生长温度为550-650℃，气压在5-10000Pa。
在本发明的一些优选实施方式中，所述方法还包括正背面同时形成不同掺杂浓度多晶硅的步骤：
步骤S3中，先在步骤S2所得第一本征多晶硅的表面形成二氧化硅阻挡层，然后进行所述扩散退火工艺；步骤S3所得第一掺杂多晶硅的方阻为400-600Ω，所得第二掺杂多晶硅的方阻为40-150Ω、优选50-150Ω；
并在步骤S4中通过清洗去除二氧化硅阻挡层。
更优选地，所述二氧化硅阻挡层的厚度为第一本征多晶硅与第二本征多晶硅的厚度差值的1/3倍-1倍、优选1/2倍-1倍。
更优选地，所述二氧化硅阻挡层的形成采用管式PECVD设备或板式PECVD设备。
在本发明的一些优选实施方式中，所述二氧化硅阻挡层的形成条件包括：生长温度为300-550℃，反应气体为SiH4和N2O，反应压力为500-5000Pa，功率为1000-3000W。
在本发明的一些优选实施方式中，所述扩散退火工艺为高温磷扩散，所述高温磷扩散中采用三氯氧磷扩散法，其过程包括：先进行磷扩散，磷扩散温度为700-850℃，再进行高温推进，高温推进温度为850-950℃；后续进行降温退火处理，温度降至600-700℃。
更优选地，所述磷扩散的条件包括：通入POCl3、O2、N2，POCl3气体流量为50sccm-500sccm，O2气体流量为100sccm-1000sccm，N2气体流量为100sccm-1000sccm；炉管的压力为50mbar-300mbar，磷扩散时间控制在5min-30min。
更优选地，所述高温推进的条件包括：通入O2和N2，O2气体流量为1000sccm-2000sccm，N2气体流量为1000sccm-5000sccm；炉管的压力为100mbar-500mbar，高温推进时间控制在30min-60min。
更优选地，所述降温退火的条件包括：通入N2，N2气体流量为1000sccm-3000sccm，降温退火时间控制在30min-60min。
在本发明的一些优选实施方式中，步骤S4中所述清洗采用的清洗溶液为HF 酸溶液，HF 酸溶液中HF质量百分比为3%-8%。
优选地，所述清洗中硅片在 HF 酸溶液中的处理时间为2-8min，处理温度为15-25℃。
在本发明的一些优选实施方式中，步骤S1中提供背面抛光、正面制绒的硅片的过程包括：
S101、在硅片的正面和背面进行双面抛光，之后进行清洗；
S102、在双面抛光的硅片的背面沉积保护层；
S103、对S102所得硅片的正面进行单面制绒、清洗，形成正面的金字塔绒面。
优选地，所述保护层包括氮化硅、氧化硅、氮氧化硅中的至少一种。
更优选地，所述制绒的时间为8-40min，制绒温度为65℃-85℃。
更优选地，制绒采用的制绒液为含氢氧化钾、制绒添加剂与水的混合液，制绒液中氢氧化钾的质量百分含量为1%-5%，制绒添加剂的质量百分含量为0.5%-1%。
第二方面，本发明提供了一种背接触电池，其包括硅片，在硅片的正面和背面均设置的隧穿氧化层，在硅片的正面设置的第一掺杂多晶硅，在硅片的背面设置的第二掺杂多晶硅，所述背接触电池通过第一方面所述的方法制备得到，且所述第一掺杂多晶硅和第二掺杂多晶硅的厚度不同，或者所述第一掺杂多晶硅和第二掺杂多晶硅的厚度以及掺杂浓度均不同。
有益效果：
本发明通过上述技术方案，尤其是控制硅片呈不同间距的正面面对面排布设置，并配合满足特定关系的L1、L2、S1、S2，之后再进行同时形成隧穿氧化层和本征多晶硅，能够实现双面不同厚度多晶硅的同时生长，并能够使得在提高所得电池导电性的同时提高电池的短路电流及填充因子，从而提高电池转换效率；由于正背面同时形成隧穿氧化层和多晶硅的结构，设备成本明显降低。其中，硅片间距较大，其对应的多晶硅形成时的气体自由度越大，反应速率越快，相同时间生长的多晶硅较厚；硅片间距较小，其对应的多晶硅形成时的气体自由度小，气体不易进入，反应速率较慢，相同时间生长的多晶硅较薄，从而实现双面不同厚度多晶硅的同时生长。其中，本发明特别要求满足特定关系的L1、L2、S1、S2，能够减少正面多晶吸光的同时保证背面多晶的导电性，利于提高电池的短路电流及填充因子，从而提高电池转换效率。而在相同条件下，若不满足该特定关系，如L1/L2＞[S1/(2×S2)]+0.3，会由于正面多晶太厚或背面多晶太薄，正面太厚导致吸光严重，电流明显降低，背面太薄导致背面导电性较差。如[S1/(2×S2)]+0.1＞L1/L2，会由于正面多晶太薄或者背面多晶太厚，正面多晶太薄导致湿法清洗时会破坏钝化，背面多晶太厚时，不利于后续HBC电池制作时激光开口工艺，同时也会影响短路电流。
在本发明优选设置二氧化硅阻挡层的方案中，使用二氧化硅阻挡层，还能够根据正背面不同的多晶硅厚度同时扩散不同掺杂浓度，这是由于，常见杂质（硼，磷，砷等）在氧化层中的扩散系数远小于在硅中的扩散系数，因此氧化层具有阻挡杂质向半导体扩散的能力，因此本发明优选方案中在扩散退火工艺前在正面较薄的多晶硅表面沉积一层二氧化硅阻挡层，在磷扩散中减慢磷杂质的扩散速度，降低正面多晶硅的掺杂浓度，而背面无二氧化硅阻挡层阻挡，掺杂浓度较高，因此形成正背面不同掺杂浓度。
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为本发明实施例1采用的石英舟和硅片配合的结构示意图；
图2为本发明实施例1的双面抛光的硅片的结构示意图；
图3为本发明实施例1单面制绒硅片的结构示意图；
图4为本发明实施例1的正背面形成隧穿氧化层和本征多晶硅的结构示意图；
图5为图4的第一本征多晶硅表面形成二氧化硅阻挡层的结构示意图；
图6为对比例1的现有技术的石英舟和硅片配合的结构示意图。
附图标记说明
1、石英舟，2、双面抛光硅片，3、单面制绒硅片，4、第一隧穿氧化层，5、第二隧穿氧化层，6、第一本征多晶硅，7、第二本征多晶硅，8、二氧化硅阻挡层。
具体实施方式
在本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
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）。
第一方面，本发明提供了一种电池正背面同时生长不同厚度多晶硅的方法，包括以下步骤：
步骤S1、提供背面抛光、正面制绒的硅片；
步骤S2、控制硅片成对间隔设置且成对硅片的正面面对面设置，且成对硅片的正面之间的间距为S1，前一成对硅片的背面与相邻的后一成对硅片的背面之间的间距为S2，S2大于S1；然后在硅片的正面和背面同时形成隧穿氧化层，之后在正面和背面同时形成本征多晶硅，其中在正面形成第一本征多晶硅且第一本征多晶硅在制绒正面上的厚度为L1，在背面形成厚度为L2的第二本征多晶硅，且L1、L2、S1、S2满足：[S1/(2×S2)]+0.1≤L1/L2≤[S1/(2×S2)]+0.3；
步骤S3、采用扩散退火工艺，使第一本征多晶硅和第二本征多晶硅形成相应掺杂多晶硅层；
步骤S4、然后进行清洗。
优选地，[S1/(2×S2)]+0.1≤L1/L2≤[S1/(2×S2)]+0.2。
本发明优选地，L1为15-70nm、优选15-50nm，L2为100-300nm。该优选方案，L1、L2取值适宜，能够减少正面多晶吸光的同时保证背面多晶的导电性，利于提高电池的短路电流及填充因子。
本发明优选地，S1为1-5mm、优选2-5mm，S2为10-15mm。该优选方案，S1、S2取值适宜，能够保证正背面多晶都处于合适的厚度，更利于提高电池的短路电流及填充因子。
在本发明的一些优选实施方式中，所述隧穿氧化层的厚度为1.2-2.0nm。该优选方案，隧穿氧化层的厚度取值适宜，能够保证钝化水平，更利于载流子的隧穿。
本发明中，本领域技术人员可以采用现有的方法制备背面抛光、正面制绒的硅片。例如，在本发明的一些具体实施方式中，步骤S1中提供背面抛光、正面制绒的硅片的过程包括：
S101、在硅片的正面和背面进行双面抛光，之后进行清洗；
S102、在双面抛光的硅片的背面沉积保护层；
S103、对S102所得硅片的正面进行单面制绒、清洗，形成正面的金字塔绒面，降低反射率。可以理解的是，S102中沉积的保护层会在S103的清洗步骤中被去除，清洗采用的清洗液例如氢氟酸。
S101中所述双面抛光的抛光液为碱性溶液，用碱性溶液去除硅片表面的线切割损伤层；后续通过清洗去除硅片表面残留的碱性溶液。碱性溶液中碱例如可以为氢氧化钾、氢氧化钠或两者的混合，其中碱性溶液中碱的质量浓度例如可以为2%-10%。
优选地，所述双面抛光的条件例如可以包括：反应温度在65℃-90℃，反应时间在1-15min，单面去除厚度控制在1-20μm。
S102中所述保护层具有较强抗碱性溶液腐蚀的性质，能在制绒液中抵制碱性腐蚀；所述保护层例如可以包括氮化硅、氧化硅、氮氧化硅中的至少一种。保护层可以利用溅射法或CVD法等薄膜形成方法来形成，优选采用PECVD方法形成。
S103中，更优选地，所述制绒的时间为8-40min，制绒温度为65℃-85℃。
更优选地，制绒采用的制绒液为含氢氧化钾、制绒添加剂与水的混合液，制绒液中氢氧化钾的质量百分含量为1%-5%，制绒添加剂的质量百分含量为0.5%-1%，制绒添加剂可以为本领域任何市售的制绒添加剂。
步骤S1中硅片优选为N型单晶硅片。
在本发明的一些优选实施方式中，步骤S2中同时形成隧穿氧化层和本征多晶硅均在管式LPCVD设备中进行，且将各硅片安装在具有若干卡槽的石英舟上。该优选方案，采用管式LPCVD设备配合石英舟，能够沉积较为致密的隧穿氧化层和本征多晶硅，更利于提高钝化水平，且在后续的清洗过程中不易受到溶液的损伤。
步骤S2中控制硅片成对间隔设置且成对硅片的正面面对面设置且符合S1和S2的间距，可以通过将硅片卡接在石英舟的卡槽上实现。石英舟上的若干卡槽可以呈不等间距的设置，且不等间距匹配S1和S2的间距以卡接硅片满足上述设置结构；若干卡槽也可以呈等间距的设置，该情况下硅片以不同间距S1和S2来卡接在其中部分卡槽内一满足上述设置结构。
在本发明的一些优选实施方式中，步骤S2中，形成隧穿氧化层的条件包括：在550-650℃下热氧化。所述热氧化的时间可以根据所需隧穿氧化层的厚度来确定，例如可以为10-30min。
在本发明的一些优选实施方式中，形成本征多晶硅的条件包括：生长温度为550-650℃，气压在5-10000Pa。所述形成本征多晶硅的时间可以根据所需本征多晶硅的厚度来确定，例如可以为20-40min。
本发明步骤S4的清洗用于去除扩散退火工艺中产生的双面PSG层（即磷硅玻璃层）。
在本发明的一些优选实施方式中，步骤S4中所述清洗采用的清洗溶液为HF 酸溶液，HF 酸溶液中HF质量百分比为3%-8%。
优选地，所述清洗中硅片在 HF 酸溶液中的处理时间为2-8min，处理温度为15-25℃。
在本发明的一些优选实施方式中，所述方法还包括正背面同时形成不同掺杂浓度多晶硅的步骤：步骤S3中，先在步骤S2所得第一本征多晶硅的表面形成二氧化硅阻挡层，然后进行所述扩散退火工艺；步骤S3所得第一掺杂多晶硅的方阻为400-600Ω，所得第二掺杂多晶硅的方阻为40-150Ω、优选50-150Ω；并在步骤S4中通过清洗去除二氧化硅阻挡层。该优选方案中，在扩散退火工艺前在正面较薄的多晶硅表面沉积一层二氧化硅阻挡层，在磷扩散中减慢磷杂质的扩散速度，降低正面多晶硅的掺杂浓度，而背面无二氧化硅阻挡层阻挡，掺杂浓度较高，能够形成正背面不同掺杂浓度，形成正背面不同方阻的掺杂多晶硅，其中，掺杂浓度越高方阻越小。
更优选地，所述二氧化硅阻挡层的厚度为第一本征多晶硅与第二本征多晶硅的厚度差值的1/3倍-1倍。
进一步优选地，所述二氧化硅阻挡层的厚度为第一本征多晶硅与第二本征多晶硅的厚度差值的1/2倍-1倍。该优选方案，二氧化硅阻挡层的厚度适宜，能够在兼顾钝化效果的同时满足正面多晶所需的掺杂溶度，使之不会过度掺杂或者掺杂不足，更利于提高正面的钝化水平。
更优选地，所述二氧化硅阻挡层的形成采用管式PECVD设备或板式PECVD设备，进一步优选管式PECVD设备。
在本发明的一些优选实施方式中，所述二氧化硅阻挡层的形成条件包括：生长温度为300-550℃，反应气体为SiH4和N2O，反应压力为500-5000Pa，功率为1000-3000W。
本发明所述反应气体中各气体比例以及生长时间可以根据所需生成二氧化硅阻挡层的量确定，例如反应气体中，SiH4和N2O的摩尔比可以为0.2-0.5：1，生长时间可以为10-20min。
在本发明的一些优选实施方式中，所述扩散退火工艺为高温磷扩散，所述高温磷扩散中采用三氯氧磷扩散法，其过程包括：先进行磷扩散，磷扩散温度为700-850℃，再进行高温推进，高温推进温度为850-950℃；后续进行降温退火处理，温度降至600-700℃。
更优选地，所述磷扩散的条件包括：通入POCl3、O2、N2，POCl3气体流量为50sccm-500sccm，O2气体流量为100sccm-1000sccm，N2气体流量为100sccm-1000sccm；炉管的压力为50mbar-300mbar，磷扩散时间控制在5min-30min。
更优选地，所述高温推进的条件包括：通入O2和N2，O2气体流量为1000sccm-2000sccm，N2气体流量为1000sccm-5000sccm；炉管的压力为100mbar-500mbar，高温推进时间控制在30min-60min。
更优选地，所述降温退火的条件包括：通入N2，N2气体流量为1000sccm-3000sccm，降温退火时间控制在30min-60min。
第二方面，本发明提供了一种背接触电池，其包括硅片，在硅片的正面和背面均设置的隧穿氧化层，在硅片的正面设置的第一掺杂多晶硅，在硅片的背面设置的第二掺杂多晶硅。所述背接触电池通过第一方面所述的方法制备得到，且所述第一掺杂多晶硅和第二掺杂多晶硅的厚度不同，或者所述第一掺杂多晶硅和第二掺杂多晶硅的厚度以及掺杂浓度均不同。
需要指出的是，背面设置的隧穿氧化层和第二掺杂多晶硅作为第一半导体层。本领域技术人员可以根据需求进一步配置常规结构层，例如第二半导体层和金属电极等，在此不再赘述。
本发明提供的背接触电池兼顾优异的导电性和电池高电流以及高电池转换效率。
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
一种电池正背面同时生长不同厚度和不同掺杂浓度的多晶硅的方法，步骤如下：
步骤S1、提供背面抛光、正面制绒的硅片，其过程如下：
S101、如图2所示，对N型单晶硅片的正背面进行双面抛光，用碱性溶液去除硅片表面的线切割损伤层，形成双面抛光硅片2，所述碱性溶液为质量浓度为5%的氢氧化钾溶液，反应温度在70℃，反应时间在5min，单面去除厚度控制在10μm，然后进行标准RCA清洗去除硅片表面残留的碱性溶液。
S102、在上述硅片的背面沉积氮化硅保护层，氮化硅保护层具有较强抗碱性溶液腐蚀的性质，能在制绒液中抵制碱性腐蚀，采用PECVD方法沉积形成。
S103、如图3所示，对所述氮化硅保护后的硅片进行单面制绒、清洗，形成正面的金字塔绒面，降低反射率，形成单面制绒硅片3。制绒时间为20min，制绒温度为75℃。所述制绒液为碱性混合溶液，具体为氢氧化钾、制绒添加剂与水的混合液，其中氢氧化钾的质量百分含量为2%，制绒添加剂的质量百分含量为0.5%，余量为水，制绒添加剂为市售品（购自常州时创能源股份有限公司，牌号为TS系列）。
步骤S2、如图4所示，使用LPCVD对所述单面制绒硅片3同时生长第一隧穿氧化层4、第二隧穿氧化层5、第一本征多晶硅6和第二本征多晶硅7，所述第一本征多晶硅6沉积在制绒正面上厚度为L1，第二本征多晶硅7沉积在抛光背面上厚度为L2。相应隧穿氧化层和相应多晶硅均在管式LPCVD设备中生长，并使用一种使硅片双面具有不同间距的石英舟1，如图1所示，硅片设置在石英舟1上，并成对间隔设置且成对硅片的正面面对面设置，成对硅片中两个制绒正面之间的间距为S1，S1为2mm，相邻两个抛光背面之间的间距为S2，S2为15mm，L1/L2=[S1/(2×S2)]+0.2，第一本征多晶硅的厚度L1为40nm，所述第二本征多晶硅厚度L2为150nm。相应隧穿氧化层的形成过程为：在600℃条件下热氧化30min，形成厚度1.5nm的隧穿氧化层，相应本征多晶硅的生长温度控制为600℃，气压控制在50Pa，生长时间为20-40min。
步骤S3、如图5所示，在上述第一本征多晶硅6表面生长二氧化硅阻挡层8，所述二氧化硅阻挡层8用管式PECVD设备生长，所述二氧化硅阻挡层8的生长条件为：生长温度控制为450℃，反应气体为SiH4和N2O且两者的摩尔比为0.3：1，反应压力为1000Pa，功率为2000W，生长时间为10min。所述二氧化硅阻挡层的厚度为第一本征多晶硅的厚度L1与第二本征多晶硅厚度L2的差值。
将上述生长完二氧化硅阻挡层8的硅片进行高温扩散，使相应各本征多晶硅进行磷掺杂形成N型掺杂多晶硅，具体采用三氯氧磷扩散法，过程包括：先进行磷扩散，在磷扩散过程中通入POCl3、O2、N2；其中，磷扩散温度为750℃，磷扩散时间为10min，磷扩散时POCl3气体流量为100sccm，O2气体流量为200sccm，N2气体流量为100sccm，炉管的压力为100mbar；再进行高温推进，在高温推进过程中通入O2和N2；高温推进温度为900℃，高温推进时间40min。高温推进时O2气体流量为1000sccm；N2气体流量为2000sccm；炉管的压力为200mbar。所得第一掺杂多晶硅的方阻为400Ω，第二掺杂多晶硅的方阻为60Ω。
之后进行降温退火处理，温度降至600℃，期间通入N2，N2气体流量为1500sccm，降温退火时间控制在40min。
步骤S4、将扩散后的硅片进行再清洗，本实施例N型多晶硅层表面存在二氧化硅阻挡层及高温扩散反应形成的磷硅酸玻璃（即PSG层），所述再清洗采用的清洗溶液为HF 酸溶液，HF 酸溶液中HF质量百分比为 5%，去离子水质量百分比为95%，硅片在 HF 酸溶液中的处理时间为 5min，处理温度为20℃。
实施例2
参照实施例1的方法进行，不同之处在于，调节L1=22.5nm、S1=1.5mm使得[S1/(2×S2)]+0.1=L1/L2，此时L2、S2不变。为满足L1而相应的改变工艺参数：改变正面二氧化硅阻挡层的厚度为127.5nm，代替实施例1的厚度110nm。
实施例3
参照实施例1的方法进行，不同之处在于，调节L1=70nm、S1=5nm使得[S1/(2×S2)]+0.3=L1/L2，此时L2、S2不变。为满足L1而相应的改变工艺参数：改变正面二氧化阻挡层的厚度为80nm，代替实施例1的厚度110nm。
实施例4
参照实施例1的方法进行，不同之处在于，不形成二氧化硅阻挡层。
本实施例所得的第一掺杂多晶硅与第二掺杂多晶硅的掺杂浓度相同，方阻皆为400Ω。
实施例5
参照实施例1的方法进行，不同之处在于，二氧化硅阻挡层的厚度为50nm；其小于第一本征多晶硅与第二本征多晶硅的厚度差值的1/2。
本实施例所得的第一掺杂多晶硅的方阻为200Ω；第二掺杂多晶硅的方阻为60Ω。
实施例6
参照实施例1的方法进行，不同之处在于，二氧化硅阻挡层的厚度为130nm；其大于第一本征多晶硅与第二本征多晶硅的厚度差值。
本实施例所得的第一掺杂多晶硅的方阻为500Ω；第二掺杂多晶硅的方阻为60Ω。
对比例1
参照实施例1的方法进行，不同之处在于，在形成相应隧穿氧化层和本征多晶硅中采用的管式LPCVD设备中，硅片等间距（间距15mm）的交替设置在石英舟中，如图6所示，硅片的正面与相邻硅片的背面面对面设置。
本对比例所得的第一掺杂多晶硅的厚度为150nm，方阻为600Ω；第二掺杂多晶硅的厚度为150nm，方阻为60Ω。
对比例2
参照实施例1的方法进行，不同之处在于，参照实施例1的方法进行，不同之处在于，调节L1=20nm使得[S1/(2×S2)]+0.1＞L1/L2。为满足该条件而相应的改变工艺参数：增加二氧化阻挡层的厚度为130nm。
对比例3
参照实施例1的方法进行，不同之处在于，参照实施例1的方法进行，不同之处在于，调节L2=50nm使得[S1/(2×S2)]+0.3＜L1/L2，为满足该条件而相应的改变工艺参数：改变相应磷扩散时间为实施例1相应磷扩散时间的66%，第二本征多晶硅层方阻为150Ω。
测试例
将上述实施例和对比例得到的正面背面均形成隧穿氧化层和掺杂多晶硅的硅片，分别统一配置常规层（即在正面还设置减反射层，在背面还设置由本征非晶层和P型掺杂微晶硅层的第二半导体层以及掩膜层、导电膜层和金属电极，背面结构同申请人的早期专利CN115207137B），形成电池。然后对所得电池分别进行统一性能测试，其测试结果如表1所示。
表1
由上可知，相比于对比例，采用本发明的实施例方案，能够实现双面不同厚度多晶硅的同时生长，同时能够在提高导电性的同时提高电池的短路电流及填充因子、电池转换效率。
进一步的，根据本发明实施例1和实施例3可以看出，采用本发明优选特定范围的L1、L2、S1、S2对应关系，正背面多晶硅形成合适的厚度比例，显著减少背面多晶硅过厚影响短路电流，尽可能降低相应更高能量激光开口带来的损失，从而进一步提升电池转换效率。
进一步的，根据本发明实施例1和实施例4-6可以看出，采用本发明优选设置二氧化硅阻挡层及其厚度的方案，更利于背面多晶硅的掺杂，提高电池的填充因子。
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)
1.一种电池正背面同时生长不同厚度多晶硅的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、提供背面抛光、正面制绒的硅片；
（2）、控制硅片成对间隔设置且成对硅片的正面面对面设置，且成对硅片的正面之间的间距为S1，前一成对硅片的背面与相邻的后一成对硅片的背面之间的间距为S2，S2大于S1；然后在硅片的正面和背面同时形成隧穿氧化层，之后在正面和背面同时形成本征多晶硅，其中在正面形成第一本征多晶硅且第一本征多晶硅在制绒正面上的厚度为L1，在背面形成厚度为L2的第二本征多晶硅，且L1、L2、S1、S2满足：[S1/(2×S2)]+0.1≤L1/L2≤[S1/(2×S2)]+0.3；
（3）、采用扩散退火工艺，使第一本征多晶硅和第二本征多晶硅形成相应掺杂多晶硅层；
（4）、然后进行清洗。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，L1为15-70nm，L2为100-300nm，S1为1-5mm，S2为10-15mm；
和/或，
所述隧穿氧化层的厚度为1.2-2.0nm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中同时形成隧穿氧化层和本征多晶硅均在管式LPCVD设备中进行，且将各硅片安装在具有若干卡槽的石英舟上。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，形成隧穿氧化层的条件包括：在550-650℃下热氧化；形成本征多晶硅的条件包括：生长温度为550-650℃，气压在5-10000Pa。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括正背面同时形成不同掺杂浓度多晶硅的步骤：
步骤（3）中，先在步骤（2）所得第一本征多晶硅的表面形成二氧化硅阻挡层，然后进行所述扩散退火工艺，使得步骤（3）所得第一掺杂多晶硅的方阻为400-600Ω，所得第二掺杂多晶硅的方阻为40-150Ω；
并在步骤（4）中通过清洗去除二氧化硅阻挡层。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述二氧化硅阻挡层的厚度为第一本征多晶硅与第二本征多晶硅的厚度差值的1/3倍-1倍。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述二氧化硅阻挡层的形成采用管式PECVD设备或板式PECVD设备；
和/或，
所述二氧化硅阻挡层的形成条件包括：生长温度为300-550℃，反应气体为SiH4和N2O，反应压力为500-5000Pa，功率为1000-3000W。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述扩散退火工艺为高温磷扩散，所述高温磷扩散中采用三氯氧磷扩散法，其过程包括：先进行磷扩散，磷扩散温度为700-850℃，再进行高温推进，高温推进温度为850-950℃；后续进行降温退火处理，温度降至600-700℃；
其中，所述磷扩散的条件包括：通入POCl3、O2、N2，POCl3气体流量为50sccm-500sccm，O2气体流量为100sccm-1000sccm，N2气体流量为100sccm-1000sccm；炉管的压力为50mbar-300mbar，磷扩散时间控制在5min-30min；
所述高温推进的条件包括：通入O2和N2，O2气体流量为1000sccm-2000sccm，N2气体流量为1000sccm-5000sccm；炉管的压力为100mbar-500mbar，高温推进时间控制在30min-60min；
所述降温退火的条件包括：通入N2，N2气体流量为1000sccm-3000sccm，降温退火时间控制在30min-60min。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（4）中所述清洗采用的清洗溶液为HF酸溶液，HF 酸溶液中HF质量百分比为3%-8%，所述清洗中硅片在 HF 酸溶液中的处理时间为2-8min，处理温度为15-25℃；
和/或
步骤（1）中提供背面抛光、正面制绒的硅片的过程包括：
S101、在硅片的正面和背面进行双面抛光，之后进行清洗；
S102、在双面抛光的硅片的背面沉积保护层；
S103、对S102所得硅片的正面进行单面制绒、清洗，形成正面的金字塔绒面，其中制绒的时间为8-40min，制绒温度为65℃-85℃，制绒采用的制绒液为含氢氧化钾、制绒添加剂与水的混合液，制绒液中氢氧化钾的质量百分含量为1%-5%，制绒添加剂的质量百分含量为0.5%-1%。
10.一种背接触电池，其包括硅片，在硅片的正面和背面均设置的隧穿氧化层，在硅片的正面设置的第一掺杂多晶硅，在硅片的背面设置的第二掺杂多晶硅，其特征在于，所述背接触电池通过如权利要求1-9中任一项所述的方法制备得到，且所述第一掺杂多晶硅和第二掺杂多晶硅的厚度不同，或者所述第一掺杂多晶硅和第二掺杂多晶硅的厚度以及掺杂浓度均不同。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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