【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及晶硅太阳能电池，具体而言，涉及一种叠层多晶硅结构及其制备方法和topcon电池。
技术介绍
1、隧穿氧化物钝化接触（topcon）电池技术使用了极薄的氧化硅和重掺杂多晶硅层作为背面钝化接触层，凭借其极好的钝化性能、低的接触电阻、高的光电转换效率，以及与perc技术工艺的高度兼容性成为下一代晶硅电池技术升级的最佳候选者。
2、因丝网印刷金属化浆料具有成本低，产量高的特点，工业太阳能电池制造厂商将其视为一种具有成本效益的金属化解决方案。对于topcon电池的背面而言，产业界在不断减薄多晶硅层厚度，以此缓解载流子寄生吸收现象，提高电池光学性能。但随之带来的问题是较薄的多晶硅层难以抵抗烧结过程的金属烧穿，进而造成较大的饱和电流密度。针对此问题，产业界给出了一种改进方式，即使用poly-finger技术（参见专利文献cn202110748415.7、cn202111219995.7），该技术原理是保持金属化区域下方的多晶层较厚，而非金属化区域通过碱刻蚀方式对多晶硅层进行减薄以保证低寄生吸收。但此方式仍存在相应弊端，即需要极精确的碱刻蚀参数控制和工艺管理，才能平衡低寄生吸收和高钝化之间的关系，而在实际生产过程中容易发生过刻，影响了topcon结构的钝化性能。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是如何保证电池钝化性能和优异接触性能，同时防止出现金属浆料烧穿现象。
2、为解决上述问题，本专利技术第一方面提供一种具有叠层多晶硅的隧
3、本专利技术提出一种创新的隧穿氧化物钝化接触结构，通过增加含有碳/氮/氧元素的多晶硅插入层，可以有效阻止金属浆料烧穿，降低金属化区域复合电流，提高电池的开路电压。
4、进一步地，所述多元素掺杂多晶硅薄膜的数量m为2~3层。多元素掺杂多晶硅薄膜重复设置多层，保证其阻止金属浆料穿透效果。
5、进一步地，所述多元素掺杂多晶硅薄膜中的功能元素掺杂浓度为1×1018~5×1021cm-3，磷掺杂浓度为5×1019~1×1021cm-3。碳/氮/氧元素的掺杂会大大降低磷掺杂剂的激活浓度，即降低多晶硅中的电子浓度，因此多元素掺杂多晶硅薄膜可以抑制银晶的生长与穿刺，避免银电极穿透纳米氧化硅薄膜，保持钝化质量。
6、进一步地，所述多元素掺杂多晶硅薄膜的厚度为5~200 nm。多元素掺杂多晶硅薄膜可以抑制金属晶体的生长与穿刺，整体上使用更小厚度的多晶硅薄膜，减少背面多晶硅的光学寄生吸收。
7、进一步地，所述掺磷多晶硅薄膜中的磷掺杂浓度为6×1019~2×1021cm-3。掺磷多晶硅薄膜保证双层多晶硅结构保持良好的横向与纵向电导率，对电池载流子传输不造成显著负面影响。
8、进一步地，所述掺磷多晶硅薄膜的厚度为5~200 nm。通过结构设计阻止金属浆料烧穿，从而可以使用更小厚度的多晶硅薄膜，减少背面多晶硅的光学寄生吸收。
9、进一步地，所述纳米氧化硅薄膜的厚度为1~3 nm，纳米氧化硅薄膜在500 nm以上波长的吸收系数k小于0.1 cm-1。
10、进一步地，所述纳米氧化硅薄膜中含有碳和/或氮元素。由此可以提高界面稳定性，且能提高纳米氧化硅薄膜中的氢含量，改善钝化效果。
11、进一步地，具有叠层多晶硅的隧穿氧化物钝化接触结构还包括设置在最外层的钝化减反层。钝化减反层用于注氢和减少反射。
12、本专利技术第二方面提供一种具有叠层多晶硅的隧穿氧化物钝化接触结构的制备方法，包括以下步骤：
13、s1、准备硅片，进行rca清洗；
14、s2、在衬底表面制备纳米氧化硅薄膜；
15、s3、在纳米氧化硅薄膜表面交替沉积掺磷非晶硅薄膜和多元素掺杂非晶硅薄膜，掺磷非晶硅薄膜的数量为n层，掺杂非晶硅薄膜的数量为m层，n≥2，m≥1，且1≥n-m≥-1；
16、s4、高温退火，温度范围600℃~1200℃，使掺磷非晶硅薄膜转化为掺磷多晶硅薄膜，多元素掺杂非晶硅薄膜转化为多元素掺杂多晶硅薄膜。
17、本专利技术的制备方法操作简单，完全兼容现有电池产线技术，通过交替沉积掺磷非晶硅薄膜和多元素掺杂非晶硅薄膜就能形成具有叠层多晶硅的隧穿氧化物钝化接触结构。
18、进一步地，制备方法还包括以下步骤：
19、s6、在衬底表面沉积钝化减反层；
20、s7、氢化后处理，包括退火处理及光注入处理，温度范围为300℃ ~900℃，保护气氛为惰性气氛或含有氢气的惰性气氛。
21、氢化后处理可以提高隧穿氧化物钝化接触结构的钝化性能。
22、综上所述，本专利技术相对于现有技术具有以下有益效果：
23、（1）本专利技术隧穿氧化物钝化接触结构具有掺磷多晶硅薄膜和多元素掺杂多晶硅薄膜组成的叠层多晶硅，有效阻止金属浆料烧穿，降低金属化区域复合电流，提高电池的开路电压。
24、（2）本专利技术隧穿氧化物钝化接触结构促进金属晶体的横向生长，降低电极的接触电阻率，提高电池填充因子。
25、（3）本专利技术隧穿氧化物钝化接触结构可以采用更小厚度的多晶硅薄膜，减少寄生吸收；同时多元素掺杂多晶硅薄膜中掺杂功能元素，也有利于降低其寄生吸收，从而提高电池的短路电流。
26、（4）本专利技术隧穿氧化物钝化接触结构制备方法简单，生产效率高，且完全兼容现有工艺，生产无需增加设备和投资成本，具有良好的量产应用前景。
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1.一种具有叠层多晶硅的隧穿氧化物钝化接触结构，其特征在于，包括设置在晶硅衬底上的纳米氧化硅薄膜，以及交替设置在所述纳米氧化硅薄膜上的掺磷多晶硅薄膜和多元素掺杂多晶硅薄膜，所述多元素掺杂多晶硅薄膜中掺杂有磷元素和功能元素，所述功能元素选自碳、氮、氧中的一种或多种，所述掺磷多晶硅薄膜的数量为n层，所述多元素掺杂多晶硅薄膜的数量为m层，n≥2，m≥1，且1≥n-m≥-1。
2.根据权利要求1所述的具有叠层多晶硅的隧穿氧化物钝化接触结构，其特征在于，所述多元素掺杂多晶硅薄膜的数量m为2~3层。
3.根据权利要求1所述的具有叠层多晶硅的隧穿氧化物钝化接触结构，其特征在于，所述多元素掺杂多晶硅薄膜中的功能元素掺杂浓度为1×1018~5×1021 cm-3，磷掺杂浓度为5×1019~1×1021cm-3。
4.根据权利要求1-3任一所述的具有叠层多晶硅的隧穿氧化物钝化接触结构，其特征在于，所述多元素掺杂多晶硅薄膜的厚度为5~200 nm。
5.根据权利要求1所述的具有叠层多晶硅的隧穿氧化物钝化接触结构，其特征在于，所述掺磷多晶硅薄膜中的磷掺杂浓
6.根据权利要求1或5所述的具有叠层多晶硅的隧穿氧化物钝化接触结构，其特征在于，所述掺磷多晶硅薄膜的厚度为5~200 nm。
7.根据权利要求1所述的具有叠层多晶硅的隧穿氧化物钝化接触结构，其特征在于，所述纳米氧化硅薄膜的厚度为1~3 nm，纳米氧化硅薄膜在500 nm以上波长的吸收系数k小于0.1 cm-1。
8.根据权利要求7所述的具有叠层多晶硅的隧穿氧化物钝化接触结构，其特征在于，所述纳米氧化硅薄膜中含有碳和/或氮元素。
9.根据权利要求1所述的具有叠层多晶硅的隧穿氧化物钝化接触结构，其特征在于，还包括设置在最外层的钝化减反层。
10.一种如权利要求1-9任一所述的具有叠层多晶硅的隧穿氧化物钝化接触结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
11.根据权利要求10所述的具有叠层多晶硅的隧穿氧化物钝化接触结构的制备方法，其特征在于，还包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种具有叠层多晶硅的隧穿氧化物钝化接触结构，其特征在于，包括设置在晶硅衬底上的纳米氧化硅薄膜，以及交替设置在所述纳米氧化硅薄膜上的掺磷多晶硅薄膜和多元素掺杂多晶硅薄膜，所述多元素掺杂多晶硅薄膜中掺杂有磷元素和功能元素，所述功能元素选自碳、氮、氧中的一种或多种，所述掺磷多晶硅薄膜的数量为n层，所述多元素掺杂多晶硅薄膜的数量为m层，n≥2，m≥1，且1≥n-m≥-1。
2.根据权利要求1所述的具有叠层多晶硅的隧穿氧化物钝化接触结构，其特征在于，所述多元素掺杂多晶硅薄膜的数量m为2~3层。
3.根据权利要求1所述的具有叠层多晶硅的隧穿氧化物钝化接触结构，其特征在于，所述多元素掺杂多晶硅薄膜中的功能元素掺杂浓度为1×1018~5×1021 cm-3，磷掺杂浓度为5×1019~1×1021cm-3。
4.根据权利要求1-3任一所述的具有叠层多晶硅的隧穿氧化物钝化接触结构，其特征在于，所述多元素掺杂多晶硅薄膜的厚度为5~200 nm。
5.根据权利要求1所述的具有叠层多晶硅的隧穿氧化...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜浩江，陈佘世成，曾俞衡，刘尊珂，廖明墩，林娜，刘晓巍，叶继春，
申请(专利权)人：中科研和宁波科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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