上一期,我们拆解了N型TOPCon电池片制造工艺中的第三步:SE激光掺杂,解锁了弘元TOPCon电池片高性能秘密的第一块拼图,今天我们将继续探索之旅,寻找下一个促成高性能实现的关键线索:制备隧穿氧化层与多晶硅层工序。
这一道工序位于弘元电池片制造的第六步,在SE激光掺杂之后,再经过氧化以及去BSG&背面碱抛光,就到了制备隧穿氧化层与多晶硅层环节。该道工序的目的是为了在电池片背面制备1-2nm的隧穿氧化层,然后再沉积一层60-100nm的掺杂多晶硅,最终由二者共同形成了钝化接触结构。这是非常重要的一道工序,有效减少载流子的复合是影响电池性能的关键,因此能通过使已存在的缺陷(晶体硅内部缺陷:包括杂质、空位、晶格畸变等;晶体硅材料表面缺陷:包括吸附杂质、悬挂键等)失去活性从而减少载流子表面复合的作用的钝化,是晶体硅太阳能电池提效的关键手段。
同时也正是不同的钝化结构,决定了不同的电池技术路线。TOPCon电池之所以被称为TOPCon,正是因为TOPCon指代了电池的钝化方式——隧穿氧化层钝化接触(tumnel oxide passivated contact, TOPCon)的英文缩写,即由一层超薄的氧化硅和一层重掺杂的多晶硅组成。超薄氧化硅与硅基体直接接触,中和了硅表面的悬挂键,进行优异的化学钝化;重掺杂的多晶硅层因与硅基体存在费米能级的差异,在硅基体表面造成能带弯曲,可以更加有效的阻挡少子的通过,而不会影响多子的传输,实现载流子的选择性收集,从而达到降低接触电阻,提升电池开路电压和短路电流,最终提升电池转化效率的效果。
TOPCon钝化层制备的方式较多,如LPCVD、PECVD、PVD 技术路线等,弘元TOPCon电池生产线制备隧穿氧化层与多晶硅层采用综合性能具备较强潜力的PECVD技术路线。PECVD全称为等离子体增强化学气相沉积法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition),该技术路线可集氧化层制备、多晶硅层制备、磷原位掺杂三道工序于同一设备,同时具备成膜速率高(>10 nm/min in-situ doping)、降低耗材成本、减少工艺步骤等优势。不同于LPCVD技术路线的绕镀去除困难,在采用PECVD的制备过程中,生成的绕镀现象仅出现在侧边及硅片正面边缘处,清洗成本较低,也可以通过凹槽设计基片台来匹配硅片尺寸避免绕镀现象,对所生产的电池产品性能有积极影响。
提问:什么是绕镀层?
在采用LPCVD法沉积TOPCon电池背面多晶硅时,会在电池的前表面边缘也会形成一层掺杂多晶硅层,被称为“绕镀层”,对电池的电性能与光性能产生负面影响,从而降低电池效率,因此在完成多晶硅膜沉积后需对绕镀进行化学清洗处理。
(弘元光能)