CN115810677A - 钝化接触结构及其制备方法、太阳电池 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种钝化接触结构及其制备方法、太阳电池，其中所述钝化接触结构包括：第一多晶层，所述第一多晶层包括多晶硅或多晶硅化物；第二多晶层，形成在所述第一多晶层上，所述第二多晶层为掺杂多晶硅层；其中，所述第一多晶层的成膜质量优于所述第二多晶层并且所述第一多晶层的厚度小于所述第二多晶层。

Description

钝化接触结构及其制备方法、太阳电池

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种钝化接触结构及其制备方法、太阳电池。

背景技术

在诸如太阳电池等半导体器件中，通常会采用掺杂多晶硅层来作为钝化接触，制备掺杂多晶硅存在两大技术路线：一种是LPCVD路线，另一种则是PECVD路线。

LPCVD的优势是技术成熟的高、单机产量高，目前已经有一些国内外的设备厂商提供量产设备。缺点主要是严重的绕镀和原位掺杂影响沉积速率。为解决原位掺杂沉积速率的问题，一般采用沉积本征非晶硅或本征多晶硅，然后用离子注入或热扩散进行掺杂，因此LPCVD技术工艺复杂、设备成本偏高；其次严重绕镀，需要复杂的化学方法去除绕镀，进一步复杂了电池的生产工艺、同时影响产品的良率。

相比于LPCVD，PECVD路线可以实现高速原位掺杂薄膜沉积、且不产生或产生轻微的绕镀，被认为是更适合于大规模生产的技术路线。首先PECVD沉积一层氢化掺杂非晶硅(a-Si:H)，然后进行800-1000℃高温晶化退火和加氢化处理，形成掺杂多晶硅层。由于PECVD沉积是利用交变电磁场将反应气体分子分解然后沉积到衬底表面，致使PECVD也存在一些技术问题。首先，PECVD沉积的a-Si:H中含有一定量的氢原子，在高温晶化过程中氢会溢出或形成氢爆；其次，高能量带电离子轰击会在所沉积的薄膜中产生应力，在一定条件下氢的溢出(特别是氢爆)和应力的积累都会引起薄膜从衬底脱落，因此经过高温晶化退火后PECVD沉积的多晶硅容易产生爆膜现象。特别是对于多晶硅层的方阻有一定要求的情况下，多晶硅层需要达到一定厚度，而随着薄膜厚度的增加，爆膜的几率会增加。

关于PECVD制备多晶硅层过程中的爆膜问题，学术界和产业界都进行了广泛的研究。就沉积a-Si:H过程中的应力以及与爆膜的关系问题，美国MIT大学进行了深入的研究发现，应力与等离子体中高能离子的轰击直接相关，通过调整激发功率和反应室压力可以达到张应力和压应力的平衡，避免爆膜；中科院微电子所研究发现利用微晶硅(μc-Si:H)代替a-Si:H可以有效降低薄膜的发生。法国新能源技术研究所，研究发现高氢稀释比可以有效降低爆膜。然而，上述方案都会明显降低多晶硅层的沉积速率，增大了多晶硅层的制备成本。瑞士EPFL利用非晶碳化硅(a-SiC:H)制备多晶碳化硅(poly-SiC)，发现多晶碳化硅可以在一定程度上抑制爆膜，中科院宁波材料所制备的多晶氮化硅也能取得类似的效果，但是无论多晶碳化硅还是多晶氮化硅，因其电阻较高，难以用于钝化接触。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种钝化接触结构及其制备方法、太阳电池，以解决现有技术中存在的上述问题。

根据第一方面，本发明实施例提供了一种钝化接触结构，包括：第一多晶层，所述第一多晶层包括多晶硅或多晶硅化物；第二多晶层，形成在所述第一多晶层上，所述第二多晶层为掺杂多晶硅层；其中，所述第一多晶层的成膜质量优于所述第二多晶层并且所述第一多晶层的厚度小于所述第二多晶层。

可选地，所述第一多晶层为掺杂多晶硅层，所述第一多晶层的掺杂浓度是所述第二多晶层的掺杂浓度的1.5-3倍。

可选地，所述第一多晶层的掺杂浓度为3×10²⁰-2.4×10²¹cm^-3，所述第二多晶层的掺杂浓度为2-8×10²⁰cm^-3；优选地，所述第一多晶层的掺杂浓度为6×10²⁰-1.5×10²¹cm^-3，所述第二多晶层的掺杂浓度为4-5×10²⁰cm^-3。

可选地，所述第一多晶层由第一反应气体沉积形成的第一非晶层经退火处理形成，所述第一反应气体包括含硅气体；所述第二多晶层由第二反应气体沉积形成的第二非晶层经退火处理形成，所述第二反应气体包括含硅气体和含杂质气体；优选地，所述第一反应气体还包括含杂质气体；优选地，所述含硅气体为硅烷，所述含杂质气体为含磷气体或含硼气体；优选地，所述含磷气体为磷烷，所述含硼气体为硼烷。

可选地，所述第一反应气体中的含杂质气体与含硅气体的流量比是所述第二反应气体中的含杂质气体与含硅气体的流量比的1.5-3倍；和/或沉积形成所述第一非晶层过程中的等离子体激发功率是沉积形成所述第二非晶层过程中的等离子体激发功率的25％-75％，优选地为30-40％；和/或沉积形成所述第一非晶层过程中的压力是沉积形成所述第二非晶层过程中的压力的1.25-2倍，优选地为1.4-1.6倍；和/或所述第一反应气体和所述第二反应气体分别用氢气稀释，其中所述第一反应气体中含硅气体的氢稀释比是所述第二反应气体中含硅气体的氢稀释比的1.5-10倍，优选地为4-5倍。

可选地，所述多晶硅化物包括多晶碳化硅、多晶氮化硅和多晶氧化硅中的至少一个。

可选地，所述第一多晶层的厚度为5-30nm，所述第二多晶层的厚度为50-200nm；优选地，所述第一多晶层的厚度为10-20nm，所述第二多晶层的厚度为60-100nm。

根据第二方面，本发明实施例提供了一种钝化接触结构的制备方法，包括：向反应腔室内通入第一反应气体沉积形成第一非晶层，所述第一反应气体包括含硅气体；向所述反应腔室内通入第二反应气体，以在所述第一非晶层表面沉积形成第二非晶层，所述第二反应气体包括含硅气体和含杂质气体，其中，所述第一非晶层的成膜质量优于所述第二非晶层并且所述第一非晶层的厚度小于所述第二非晶层；对所述第一非晶层和所述第二非晶层进行退火处理，使得所述第一非晶层和所述第二非晶层晶化为多晶层。

可选地，所述第一反应气体还包括含杂质气体；优选地，所述含硅气体为硅烷，所述含杂质气体为含磷气体或含硼气体；优选地，所述含磷气体为磷烷，所述含硼气体为硼烷。

可选地，所述第一反应气体中的含杂质气体与含硅气体的流量比是所述第二反应气体中的含杂质气体与含硅气体的流量比的1.5-3倍；和/或沉积形成所述第一非晶层过程中的等离子体激发功率是沉积形成所述第二非晶层过程中的等离子体激发功率的25％-75％，优选地为30-40％；和/或沉积形成所述第一非晶层过程中的压力是沉积形成所述第二非晶层过程中的压力的1.25-2倍，优选地为1.4-1.6倍；和/或所述第一反应气体和所述第二反应气体分别用氢气稀释，其中所述第一反应气体中含硅气体的氢稀释比是所述第二反应气体中含硅气体的氢稀释比的1.5-10倍，优选地为4-5倍。

可选地，所述第一反应气体还包括含碳气体、含氮气体和含氧气体中的至少一个。

可选地，所述第一非晶层的厚度为5-30nm，所述第二非晶层的厚度为50-200nm；优选地，所述第一非晶层的厚度为10-20nm，所述第二非晶层的厚度为60-100nm。

根据第三方面，本发明实施例提供了一种隧穿钝化接触太阳电池，包括：基板；隧穿层，形成在所述基板上；根据权利要求1-7中任一项所述的钝化接触结构，形成在所述隧穿层上，所述钝化接触结构的所述第一多晶层附着在所述隧穿层上；电极，与所述钝化接触结构的所述第二多晶层电连接。

根据本发明实施例的钝化接触结构及其制备方法，通过第一多晶层的成膜质量优于第二多晶层，并且第一多晶层的厚度小于第二多晶层，第一多晶层用于确保无爆膜发生和良好的钝化效果，高速、低成本形成的第二多晶层用于提供较高的电导率，以满足钝化接触结构低方阻的要求，如此形成的钝化接触结构明显抑制了爆膜发生，且实现了高速沉积、高钝化质量、低成本和低方阻。

根据本发明实施例的太阳电池，利用本发明实施例的钝化接触结构，提升了太阳电池的性能和生产效率。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1A和图1B是本发明实施例的钝化接触结构的制备方法中各步骤中钝化接触结构的示意图；

图2A是仅形成单层多晶硅层的对比例1的样品的表面形貌；

图2B是形成双层多晶硅层的实施例1的样品的表面形貌；

图3A是仅形成单层多晶硅层的对比例2的样品的表面形貌；

图3B是形成双层多晶硅层的实施例2的样品的表面形貌；

图4是本发明实施例的隧穿钝化接触太阳电池的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如背景技术部分所述，现有技术中已有的抑制作为钝化接触层的掺杂多晶硅层爆膜的方案要么沉积速率低，制备成本高，要么电阻高，难以用于钝化接触，因此实现在高速沉积条件下能抑制爆膜且低方阻的钝化接触层是当前的一个关键技术挑战。

为解决上述技术问题，如图1A和图1B所示，本发明实施例提供了一种钝化接触结构的制备方法，该方法可以包括如下步骤：

S1.向反应腔室内通入第一反应气体沉积形成第一非晶层11。

在本实施例中，该第一反应气体包括含硅气体，第一反应气体通入到例如PECVD设备的反应腔室内，诸如硅烷(SiH₄)的含硅气体在PECVD设备的等离子体激发源所生成的交变电场的作用下等离子体离化，硅原子在基板表面沉积，从而形成了非晶硅层，即第一非晶层11，如图1A所示。

在本实施例中，第一非晶层的成膜质量好，以确保无爆膜发生和良好的钝化效果，同时第一非晶层的厚度较薄。第一非晶层11的厚度可以为5-30nm，优选地为10-20nm。

在本实施例中，第一非晶层可以是非晶硅层，也可以是非晶硅化物层，例如可以包括非晶碳化硅、非晶氮化硅和非晶氧化硅中的至少一个。

下文中还将对形成成膜质量好的第一非晶层的方法进行详细描述。

在一种可选实施方式中，第一反应气体还可以包括含杂质气体，该含杂质气体例如可以是含磷气体或含硼气体，从而可以在为第一非晶硅层11提供施主或受主掺杂。含磷气体例如可以为磷烷，含硼气体为硼烷，从而使得第一非晶层11成为n型掺杂非晶硅层或p型掺杂非晶硅层。

S2.向反应腔室内通入第二反应气体，以在第一非晶层11表面沉积形成第二非晶层12。

在本实施例中，该第二反应气体包括含硅气体和含杂质气体。同样地，第二反应气体在PECVD设备的等离子体激发源所生成的交变电场的作用下等离子体离化，从而在第一非晶层11表面积形成了第二非晶层12，如图1A所示。第二反应气体中的含杂质气体例如可以是含磷气体或含硼气体，该含磷气体例如可以为磷烷，该含硼气体为硼烷，从而可以在为第二非晶硅层12提供施主或受主掺杂。第二非晶硅层12为n型掺杂非晶硅层或p型掺杂非晶硅层。

在本实施例中，可以采用较高的沉积速率来形成较厚的第二非晶层12，以保证晶化后有较低的方阻，第二非晶层的厚度可以为50-200nm，优选地为60-100nm。由于第二非晶层12仅需要达到一定厚度以满足低方阻，对于成膜质量的工艺要求可以放宽，因此，第一非晶层11的成膜质量优于第二非晶层12，并且第一非晶层11的厚度小于第二非晶层12。

S3.对第一非晶层11和第二非晶层12进行退火处理，使得第一非晶层11和第二非晶层12晶化为多晶层。

如图1B所示，第一非晶层11经退火处理后形成第一多晶层13，第二非晶层12经退火处理后形成第二多晶层14。非晶层在经退火处理晶化后，其导电性能大幅提升，从而适合于作为钝化接触层。

本发明的发明人经过多次研究和尝试后发现，为了形成成膜质量好的钝化接触层，要么沉积速率低，要么制造成本高，要么导电性能不佳。为了解决该问题，在本发明实施例的钝化接触结构的制备方法中，首先形成一层成膜质量好的第一非晶层，该第一非晶层用于确保无爆膜发生和良好的钝化效果。虽然该第一非晶层存在上述沉积速率低、制造成本高、导电性能不佳这些问题中的至少一个，然而第一非晶层的厚度可以做到很薄，因此对于整个钝化接触结构的影响较小。然后，在第一非晶层上高速、低成本地沉积较厚的第二非晶层，以满足晶化后钝化接触结构低方阻的要求，本发明的发明人发现，如此形成的钝化接触结构明显抑制了爆膜发生，且实现了高速沉积、高钝化质量、低成本和低方阻。

在本发明实施例的一些可选实施方式中，第一反应气体中的含杂质气体与含硅气体的流量比是第二反应气体中的含杂质气体与含硅气体的流量比的1.5-3倍。对应地，上述反应气体沉积得到非晶层再经过退火处理后得到第一多晶层和第二多晶层，第一多晶层的掺杂浓度是第二多晶层的掺杂浓度的1.5-3倍。进一步地，第一多晶层的掺杂浓度为3×10²⁰-2.4×10²¹cm^-3，第二多晶层的掺杂浓度为2-8×10²⁰cm^-3；进一步优选地，第一多晶层的掺杂浓度为6×10²⁰-1.5×10²¹cm^-3，第二多晶层的掺杂浓度为4-5×10²⁰cm^-3。

本发明的发明人发现，在PECVD沉积过程中，掺杂浓度能够直接影响钝化接触结构的钝化质量、电导率，同时影响薄膜中的应力，通过调节第一反应气体和第二反应气体中的含杂质气体与含硅气体的流量比，能够使得最终得到的第一多晶层到达良好的钝化质量，并确保无爆膜发生。在制备多晶硅薄膜过程中，当多晶硅薄膜的掺杂浓度较低时，电导率随掺杂浓度的增加而增加，这是由于掺杂所提供的自由载流子浓度增加。当电导率到达最佳之后，若进一步提升掺杂浓度，则电导率会随掺杂浓度的增加而降低。本发明的发明人发现，过高的掺杂浓度会导致掺杂激活率下降，而过多的杂质原子造成晶体结构质量下降(晶粒变小)同时杂质散射加剧，导致载流子迁移率降低。在本实施方式中，通过使得最终得到的第一多晶层达到过高的掺杂浓度，以提升第一多晶层的成膜质量，以确保无爆膜发生和良好的钝化效果。由于含杂质气体(例如磷烷、硼烷)价格昂贵，因此第一多晶层需要做得很薄。虽然第一多晶层由于达到过高的掺杂浓度，其电导率反而下降，但是第一多晶层厚度很薄，主要由后续形成的较厚的第二多晶层提供较高的电导率，最终得到的钝化接触结构明显抑制了爆膜发生，且实现了高速沉积、高钝化质量、低成本和低方阻。

在本发明实施例的一些可选实施方式中，沉积形成第一非晶层过程中的等离子体激发功率是沉积形成第二非晶层过程中的等离子体激发功率的25％-75％，优选地为30-40％。

本发明的发明人发现，在PECVD沉积过程中，较低的等离子体激发功率沉积得到的薄膜应力较低，从而能够降低爆膜的几率。尤其是，当本发明实施例的钝化接触结构用于隧穿钝化接触太阳电池(TOPCon太阳电池)时，钝化接触结构需要沉积在超薄隧穿层表面，较低的等离子体激发功率沉积除了可以使得所得到的薄膜应力较低，还降低了对超薄隧穿层的损伤，保证了钝化质量。在本实施方式中，在沉积第一非晶层过程中采用较低的等离子体激发功率，从而使得第一非晶层的成膜质量较好，薄膜应力降低，降低了爆膜的几率。虽然采用较低的等离子体激发功率降低了沉积速率，但由于第一非晶层厚度很薄，后续的第二非晶层可以采用高速沉积，因此对于整个钝化接触结构的影响较小。

在本发明实施例的一些可选实施方式中，沉积形成第一非晶层过程中的压力是沉积形成第二非晶硅层过程中的压力的1.25-2倍，优选地为1.4-1.6倍。

本发明的发明人发现，在PECVD沉积过程中，较高的压力有效降低带电离子的轰击，有利于提高薄膜的钝化质量，同时降低爆膜几率。同样的道理，在本实施方式中，在沉积第一非晶层过程中采用较高的压力，以提升第一非晶层的成膜质量，从而使得最终得到的钝化接触结构明显抑制了爆膜发生。

在本发明实施例的一些可选实施方式中，第一反应气体和第二反应气体分别用氢气稀释，其中第一反应气体中含硅气体的氢稀释比是第二反应气体中含硅气体的氢稀释比的1.5-10倍，优选地为4-5倍。

本发明的发明人发现，在PECVD沉积过程中，较高的氢稀释比可以将第一非晶层制成带有一定晶粒结构的纳米晶硅(nc-Si:H)或微晶硅(μc-Si:H)，提高了第一非晶层的成膜质量，有利于降低爆膜的发生。虽然较高的氢稀释比会降低第一非晶层的沉积速率，但由于第一非晶层厚度很薄，后续的第二非晶层可以采用高速沉积，因此对于整个钝化接触结构的影响较小。

在本发明实施例的一些可选实施方式中，第一反应气体还可以包括含碳气体、含氮气体和含氧气体中的至少一个，从而使得第一非晶层包括非晶硅化物层，例如包括非晶碳化硅层、非晶氮化硅层或非晶氧化硅层，或是包括上述非晶碳化硅层、非晶氮化硅层、非晶氧化硅层中的至少一个。

本发明的发明人发现，虽然非晶硅化物的电导率一般都比较低，不适宜作为钝化接触结构，但是非晶硅化物，尤其是硅和碳、氮、氧中的至少一个形成的硅化物有明显抑制爆膜的作用。由于本发明实施例的钝化接触结构主要由第二多晶层来提供高电导率，第一多晶层较薄，不会引起明显的方阻增大，能够满足钝化接触结构的要求。

本领域技术人员应当理解，为了进一步提升第一多晶层的成膜质量，本领域技术人员可以采用上述可选实施方式中的一项或多项，均落入本发明的保护范围内。例如，为了提升第一多晶层的成膜质量，可以同时采用较高的掺杂浓度、较低的等离子体激发功率、较高的压力、较高的氢稀释比、使得第一多晶层包括多晶硅化物中的至少一项。

在下文中将通过若干实施例来说明本发明实施例的钝化接触结构的制备方法的有益效果。

实施例1：在实施例1的样品中，沉积第一非晶硅层时PH₃流量比第二非晶硅层高2倍，同时沉积第一非晶硅层时所采用的等离子体激发功率是第二非晶硅层的1/3，然后经退火处理晶化得到的样品。经二次离子质谱(secondary ion mass spectroscopy，SIMS)测量，最终得到的第一多晶层中磷含量为8.3±0.2×10²⁰cm^-3，第二多晶层中磷含量为4.4±0.2×10²⁰cm^-3。

对比例1：对比例1的样品仅形成单层多晶硅层，所采用的工艺参数与实施例1中形成第二多晶硅层相同。

图中的小点为爆膜区域，从图2A和图2B可以看出，对比例1的样品有明显的爆膜点，而实施例1的样品没有任何可观察到的爆膜点。表明本发明实施例的钝化接触结构对爆膜有明显的抑制作用。

实施例2：在实施例2中，沉积第一非晶硅层时所采用的氢稀释比(R＝H₂/SiH₄)是第二非晶硅层的5倍，并且沉积第一非晶硅层时所采用的等离子体激发功率是第二非晶硅层的1/3，然后经退火处理晶化得到的样品。

对比例2：对比例2仅形成单层多晶硅层，所采用的工艺参数与实施例2中形成第二多晶硅层相同。

图中的小点为爆膜区域，从图3A和图3B可以看出，对比例2的样品具有明显的爆膜迹象，而实施例2的样品没有明显的爆膜。这一结果进一步表明本发明实施例的钝化接触结构可以有效抑制爆膜的发生。

对应地，本发明实施例还提供了一种钝化接触结构，如图1B所示，该钝化接触结构包括第一多晶层13和第二多晶层14。第一多晶层13包括多晶硅或多晶硅化物，第二多晶层14形成在第一多晶层13上，第二多晶层14为掺杂多晶硅层，其中第一多晶层13的成膜质量优于第二多晶层14，并且第一多晶层13的厚度小于第二多晶层14。

在本发明实施例的钝化接触结构中，通过第一多晶层的成膜质量优于第二多晶层，并且第一多晶层的厚度小于第二多晶层，第一多晶层用于确保无爆膜发生和良好的钝化效果，高速、低成本形成的第二多晶层用于提供较高的电导率，以满足钝化接触结构低方阻的要求，如此形成的钝化接触结构明显抑制了爆膜发生，且实现了高速沉积、高钝化质量、低成本和低方阻。

在本发明实施例的一些可选实施方式中，第一多晶层为掺杂多晶硅层，第一多晶层的掺杂浓度是第二多晶层的掺杂浓度的1.5-3倍。进一步地，第一多晶层的掺杂浓度为3×10²⁰-2.4×10²¹cm^-3，第二多晶层的掺杂浓度为2-8×10²⁰cm^-3；进一步优选地，第一多晶层的掺杂浓度为6×10²⁰-1.5×10²¹cm^-3，第二多晶层的掺杂浓度为4-5×10²⁰cm^-3。可选地，第一多晶层的厚度为5-30nm，第二多晶层的厚度为50-200nm；进一步优选地，第一多晶层的厚度为10-20nm，第二多晶层的厚度为60-100nm。

在本发明实施例的一些可选实施方式中，第一多晶层由第一反应气体沉积形成的第一非晶层经退火处理形成，第一反应气体包括含硅气体；第二多晶层由第二反应气体沉积形成的第二非晶层经退火处理形成，第二反应气体包括含硅气体和含杂质气体。优选地，第一反应气体还包括含杂质气体；优选地，该含硅气体为硅烷，该含杂质气体为含磷气体或含硼气体；进一步优选地，该含磷气体为磷烷，该含硼气体为硼烷。

在一种可选实施方式中，第一反应气体中的含杂质气体与含硅气体的流量比是第二反应气体中的含杂质气体与含硅气体的流量比的1.5-3倍。

在一种可选实施方式中，沉积形成第一非晶层过程中的等离子体激发功率是沉积形成第二非晶层过程中的等离子体激发功率的25％-75％，优选地为30-40％。

在一种可选实施方式中，沉积形成第一非晶层过程中的压力是沉积形成第二非晶层过程中的压力的1.25-2倍，优选地为1.4-1.6倍。

在一种可选实施方式中，第一反应气体和第二反应气体分别用氢气稀释，其中第一反应气体中含硅气体的氢稀释比是第二反应气体中含硅气体的氢稀释比的1.5-10倍，优选地为4-5倍。

在一种可选实施方式中，多晶硅化物包括多晶碳化硅、多晶氮化硅和多晶氧化硅中的至少一个。

根据本发明实施例的钝化接触结构的具体细节可以对应参阅上文中钝化接触结构的制备方法实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。

本发明实施例还提供了一种隧穿钝化接触太阳电池，例如TOPCon太阳电池，如图4所示，该隧穿钝化接触太阳电池可以包括基板21，形成在基板21正面上的发射极22，形成在发射极22上的钝化减反层23和第一电极24，形成在基板21背面上的隧穿层25，形成在隧穿层25上的钝化接触结构26，以及形成在钝化接触结构26上的第二电极27。其中隧穿层25和钝化接触结构26用于将太阳电池背面的第二电极27与基板21在空间上分开，从而有效地降低太阳电池中的金属/半导体接触复合，提高太阳电池的效率。在本实施例中，钝化接触结构26的第一多晶层26a附着在隧穿层25上，第二多晶层26b与第二电极27电连接。

在本发明实施例的隧穿钝化接触太阳电池中，钝化接触结构中较薄的第一多晶层用于确保无爆膜发生和良好的钝化效果，有效提高太阳电池的隐含开路电压(iV_oc)

较厚的第二多晶层用于提供较高的电导率，保证太阳电池较小的串联电阻和和良好的填充因子(FF)、并保证金属化过程中不被烧穿。由于第二多晶层较厚，而且沉积过程中的高能离子轰击不会对隧穿层产生负面影响，对钝化质量影响不大，只需要满足低方阻即可，对第二多晶层的工艺要求可以放宽，可以采取较高的沉积速率，因此提高了太阳电池的性能和生产效率。

实施例3：在实施例3的TOPCon太阳电池样品中，钝化接触结构采用两层多晶硅层，沉积第一非晶硅层时所采用的等离子体激发功率是第二非晶硅层的1/3，然后退火处理晶化。

对比例3：对比例3的TOPCon太阳电池样品中，钝化接触结构采用单层多晶硅层，所采用的工艺参数与实施例3中形成第二多晶硅层相同。

表1：实施例3和对比例3样品中TOPCon太阳电池钝化质量比较。

样品	iV<sub>oc</sub>(V)	J<sub>0,S</sub>(fA/cm<sup>2</sup>)	τ<sub>eff</sub>(μs)
				对比例3	728	7.4	986
实施例3	733	5.2	1204

TOPCon太阳电池的钝化质量由隐含开路电压(iV_oc)、单面饱和电流密度(J_0,S)和少子有效寿命(τ_eff)表征。从表1中可以看出，实施例3的样品与对比例3的样品相比，具有更高的隐含开路电压，更低的饱和电流密度和更高的少子有效寿命，因此，采用本发明实施例的钝化接触结构能够有效提高TOPCon太阳电池的钝化质量。

实施例4：在实施例4的TOPCon太阳电池样品中，钝化接触结构采用两层多晶硅层，沉积第一非晶硅层时所采用的等离子体激发功率是第二非晶硅层的1/3，并且沉积第一非晶硅层时PH₃流量是第二非晶硅层的1.5倍，然后退火处理晶化。

对比例4：对比例4的TOPCon太阳电池样品中，钝化接触结构采用单层多晶硅层，所采用的工艺参数与实施例4中形成第二多晶硅层相同。

表2：实施例4和对比例4样品中TOPCon太阳电池钝化质量和方阻的比较。

样品	iV<sub>oc</sub>(V)	J<sub>0,S</sub>(fA/cm<sup>2</sup>)	τ<sub>eff</sub>(μs)	Rs(Ω/)
					对比例4	728	7.4	986	85
实施例4	738	4.3	1319	58

从表2中可以看出，实施例4的样品与对比例4的样品相比，具有更高的隐含开路电压，更低的饱和电流密度和更高的少子有效寿命，并且还具有更低的方阻。因此，采用本发明实施例的钝化接触结构，在有效提高TOPCon太阳电池的钝化质量的同时，还有效降低了钝化接触结构的方阻。这是因为多晶硅和超薄SiOx隧穿层界面处的掺杂浓度不仅直接影响界面态密度，而且影响杂质通过SiOx向硅基板中的扩散，因此，实施例4的样品不仅提高了钝化质量还降低了方阻。

实施例5：在实施例5的TOPCon太阳电池样品中，钝化接触结构采用两层多晶硅层，沉积第一非晶硅层中的掺杂浓度是第二非晶硅层的2倍，并且沉积第一非晶硅层时所采用的等离子体激发功率是第二非晶硅层的1/2，然后退火处理晶化。

对比例5：对比例5的TOPCon太阳电池样品中，钝化接触结构采用单层多晶硅层，所采用的工艺参数与实施例5中形成第二多晶硅层相同。

表3：实施例5和对比例5样品中TOPCon太阳电池性能的比较。

样品	V<sub>oc</sub>(V)	J<sub>sc</sub>(mA/cm<sup>2</sup>)	FF(％)	E<sub>ff</sub>(％)
					对比例5	685	41.5	80.5	22.8
实施例5	693	41.6	81.5	23.5

从表3中可以看出，实施例5的样品与对比例5的样品相比，具有更高的开路电压(V_oc)、短路电流密度(J_sc)、填充因子(FF)和转换效率(E_ff)，因此，采用本发明实施例的钝化接触结构，能够有效提高TOPCon太阳电池的性能。

实施例6：在实施例6的TOPCon太阳电池样品中，钝化接触结构采用两层多晶硅层，实施例6A、6B和6C的样品中，保持沉积第一非晶硅层时所采用的等离子体激发功率是第二非晶硅层的1/3，沉积第一非晶硅层时PH₃流量分别是第二非晶硅层的1.5、2、2.5倍，然后退火处理晶化。经过测试，实施例6A、6B和6C的样品中第一多晶硅层中磷原子掺杂浓度分别为6.5±0.2×10²⁰cm^-3，8.3±0.2×10²⁰cm^-3，1.12±0.02×10²¹cm^-3，而第二多晶硅层中磷原子掺杂浓度为4.4±0.2×10²⁰cm^-3。

对比例6：对比例6的TOPCon太阳电池样品中，钝化接触结构采用单层多晶硅层，所采用的工艺参数与实施例6中形成第二多晶硅层相同。

表4：不同磷烷流量下TOPCon太阳电池钝化质量的比较

样品	iV<sub>oc</sub>(V)	J<sub>0,S</sub>(fA/cm<sup>2</sup>)
			对比例6	728	7.4
实施例6A	733	5.2
			实施例6B	736	5.1
实施例6C	735	5.0

从表4中可以看出，实施例6A、6B和6C的样品的钝化质量均优于对比例6。实施例6B的钝化效果优于实施例6A，即沉积第一非晶硅层时磷烷流量是第二非晶硅层的2倍时的钝化效果优于1.5倍时。实施例6C的钝化效果并没有得到改善，即沉积第一非晶硅层时磷烷流量提高至第二非晶硅层的2.5倍并没有改善钝化效果。因此，沉积第一非晶硅层时磷烷流量是第二非晶硅层的2倍时钝化效果较优，且节省了含杂质气体的消耗量，降低了生产成本。

实施例7：在实施例7的TOPCon太阳电池样品中，钝化接触结构采用两层多晶硅层，实施例7A、7B和7C的样品中，保持沉积第一非晶硅层时磷烷流量是第二非晶硅层的2倍，沉积第一非晶硅层时所采用的等离子体激发功率分别是第二非晶硅层的30％，60％，90％。

对比例7：对比例7的TOPCon太阳电池样品中，钝化接触结构采用单层多晶硅层，所采用的工艺参数与实施例7中形成第二多晶硅层相同。

表5：不同激发功率下TOPCon太阳电池钝化质量的比较

样品	iV<sub>oc</sub>(V)	J<sub>0,S</sub>(fA/cm<sup>2</sup>)
			对比例7	728	7.4
实施例7A	733	5.0
			实施例7B	733	5.2
实施例7C	730	7.5

从表5中可以看出，实施例7A、7B和7C的样品的钝化质量均优于对比例7。沉积第一非晶硅层时所采用的等离子体激发功率是第二非晶硅层的30％左右为优选值，此时，太阳电池的钝化效果较好，且激发功率不至于太低而影响生产效率。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (13)

1.一种钝化接触结构，其特征在于，包括：

第一多晶层，所述第一多晶层包括多晶硅或多晶硅化物；

第二多晶层，形成在所述第一多晶层上，所述第二多晶层为掺杂多晶硅层；其中，所述第一多晶层的成膜质量优于所述第二多晶层并且所述第一多晶层的厚度小于所述第二多晶层。

2.根据权利要求1所述的钝化接触结构，其特征在于，

所述第一多晶层为掺杂多晶硅层，所述第一多晶层的掺杂浓度是所述第二多晶层的掺杂浓度的1.5-3倍。

3.根据权利要求2所述的钝化接触结构，其特征在于，所述第一多晶层的掺杂浓度为3×10²⁰-2.4×10²¹cm^-3，所述第二多晶层的掺杂浓度为2-8×10²⁰cm^-3；

优选地，所述第一多晶层的掺杂浓度为6×10²⁰-1.5×10²¹cm^-3，所述第二多晶层的掺杂浓度为4-5×10²⁰cm^-3。

4.根据权利要求1所述的钝化接触结构，其特征在于，

所述第一多晶层由第一反应气体沉积形成的第一非晶层经退火处理形成，所述第一反应气体包括含硅气体；

所述第二多晶层由第二反应气体沉积形成的第二非晶层经退火处理形成，所述第二反应气体包括含硅气体和含杂质气体；

优选地，所述第一反应气体还包括含杂质气体；

优选地，所述含硅气体为硅烷，所述含杂质气体为含磷气体或含硼气体；

优选地，所述含磷气体为磷烷，所述含硼气体为硼烷。

5.根据权利要求4所述的钝化接触结构，其特征在于，

所述第一反应气体中的含杂质气体与含硅气体的流量比是所述第二反应气体中的含杂质气体与含硅气体的流量比的1.5-3倍；和/或

沉积形成所述第一非晶层过程中的等离子体激发功率是沉积形成所述第二非晶层过程中的等离子体激发功率的25％-75％，优选地为30-40％；和/或

沉积形成所述第一非晶层过程中的压力是沉积形成所述第二非晶层过程中的压力的1.25-2倍，优选地为1.4-1.6倍；和/或

所述第一反应气体和所述第二反应气体分别用氢气稀释，其中所述第一反应气体中含硅气体的氢稀释比是所述第二反应气体中含硅气体的氢稀释比的1.5-10倍，优选地为4-5倍。

6.根据权利要求1所述的钝化接触结构，其特征在于，所述多晶硅化物包括多晶碳化硅、多晶氮化硅和多晶氧化硅中的至少一个。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的钝化接触结构，其特征在于，所述第一多晶层的厚度为5-30nm，所述第二多晶层的厚度为50-200nm；

优选地，所述第一多晶层的厚度为10-20nm，所述第二多晶层的厚度为60-100nm。

8.一种钝化接触结构的制备方法，其特征在于，包括：

向反应腔室内通入第一反应气体沉积形成第一非晶层，所述第一反应气体包括含硅气体；

向所述反应腔室内通入第二反应气体，以在所述第一非晶层表面沉积形成第二非晶层，所述第二反应气体包括含硅气体和含杂质气体，其中，所述第一非晶层的成膜质量优于所述第二非晶层并且所述第一非晶层的厚度小于所述第二非晶层；

对所述第一非晶层和所述第二非晶层进行退火处理，使得所述第一非晶层和所述第二非晶层晶化为多晶层。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述第一反应气体还包括含杂质气体；

优选地，所述含硅气体为硅烷，所述含杂质气体为含磷气体或含硼气体；

优选地，所述含磷气体为磷烷，所述含硼气体为硼烷。

10.根据权利要求8或9所述的制备方法，其特征在于，

所述第一反应气体中的含杂质气体与含硅气体的流量比是所述第二反应气体中的含杂质气体与含硅气体的流量比的1.5-3倍；和/或

沉积形成所述第一非晶层过程中的等离子体激发功率是沉积形成所述第二非晶层过程中的等离子体激发功率的25％-75％，优选地为30-40％；和/或

沉积形成所述第一非晶层过程中的压力是沉积形成所述第二非晶层过程中的压力的1.25-2倍，优选地为1.4-1.6倍；和/或

所述第一反应气体和所述第二反应气体分别用氢气稀释，其中所述第一反应气体中含硅气体的氢稀释比是所述第二反应气体中含硅气体的氢稀释比的1.5-10倍，优选地为4-5倍。

11.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述第一反应气体还包括含碳气体、含氮气体和含氧气体中的至少一个。

12.根据权利要求8-11中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一非晶层的厚度为5-30nm，所述第二非晶层的厚度为50-200nm；

优选地，所述第一非晶层的厚度为10-20nm，所述第二非晶层的厚度为60-100nm。

13.一种隧穿钝化接触太阳电池，其特征在于，包括：

基板；

隧穿层，形成在所述基板上；

根据权利要求1-7中任一项所述的钝化接触结构，形成在所述隧穿层上，所述钝化接触结构的所述第一多晶层附着在所述隧穿层上；

电极，与所述钝化接触结构的所述第二多晶层电连接。

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