本申請涉及光伏電池領(lǐng)域，尤其涉及一種摻雜多晶硅材料及其制備方法、電池和微波退火爐。

背景技術(shù)：

1、目前，現(xiàn)有技術(shù)常采用等離子體增強化學氣相沉積（pecvd）技術(shù)制備topcon類電池所需的摻雜多晶硅層（poly層），包括p型摻雜和n型摻雜，其制備方法一般為采用氣態(tài)烷類化學源作為反應(yīng)物實現(xiàn)poly層的生長及在線摻雜，制備出來摻雜多晶硅摻雜濃度偏低，使其性能受限，同時還有大量的原子未被活化。

2、現(xiàn)有的高溫活化方式摻雜濃度已達到上限，如何進一步提高摻雜原子的活化濃度，提升電池的鈍化性能、降低摻雜poly層和金屬接觸層的接觸電阻等技術(shù)問題亟需解決。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本申請?zhí)峁┝艘环N摻雜多晶硅材料的制備方法，本申請?zhí)峁┑姆椒梢蕴嵘嗑Ч鑼拥膿诫s濃度，從而提升電池的鈍化性能，降低摻雜poly層和金屬接觸產(chǎn)生的電阻。

2、目前一般采用等離子體增強化學氣相沉積（pecvd）技術(shù)制備topcon類電池所需的摻雜多晶硅層（poly層），包括p型摻雜和n型摻雜，氣態(tài)烷類化學源作為反應(yīng)物是實現(xiàn)poly層的生長及在線摻雜的主要手段。比如沉積n型poly層，一般采用硅烷（sih4）、磷烷（ph3）、氫氣（h2）或氬氣（ar）等惰性氣體；沉積p型poly層，一般采用硅烷（sih4）、硼烷（b2h6）或三甲基硼（tmb）、氫氣（h2）或氬氣（ar）等惰性氣體。其中sih4是生長poly層的本體層的主元素；h2和ar等惰性氣體作為稀釋或調(diào)控poly成鍵結(jié)構(gòu)的氣體。而磷烷（ph3）、硼烷（b2h6）或三甲基硼（tmb）等iii族或v族烷類氣體作為摻雜劑，一般和氫氣或者氬氣混合，如2%ph3和98%h2，共同作為源氣體。沉積完畢經(jīng)過退火后，活化出摻雜元素p或b，實現(xiàn)多晶硅層的摻雜。但是，通過以上方法制備的摻雜多晶硅，尤其是n型摻雜多晶硅層，由于p的溶解度較小，其摻雜濃度只能達到2~5×1020cm-3，其ecv（激活濃度）結(jié)果圖如圖1所示，使其性能受限，同時還有大量的原子未被活化，其sims（未激活濃度）測試結(jié)果圖如圖2所示。

3、基于此，本申請?zhí)峁┝艘环N摻雜多晶硅材料的制備方法，包括：依次在硅基材表面形成隧穿氧化層和含有摻雜元素的多晶硅層或非晶硅層，對得到的材料進行熱處理的同時進行微波處理，得到摻雜多晶硅材料；所述微波處理的功率為50w至1000w。

4、本申請在對含有摻雜元素的多晶硅層或非晶硅層進行熱處理的同時在特定功率下進行微波處理，能夠?qū)诫s濃度，尤其是p的摻雜濃度提升一個數(shù)量級，從而大大提升電池的鈍化性能，同時降低摻雜poly層和金屬接觸產(chǎn)生的電阻。在一些具體的實現(xiàn)方式中，所述微波處理的功率為50w至1000w。

5、在一些具體的實現(xiàn)方式中，所述微波處理的時間為5min至60min，所述微波處理的頻率為300mhz至300ghz。

6、在一些具體的實現(xiàn)方式中，所述微波處理的功率為100w至800w，所述微波處理的頻率為800mhz至100ghz，所述微波處理的時間為10min至50min。

7、在一些具體的實現(xiàn)方式中，所述熱處理的溫度為600℃至1200℃，所述熱處理在氮氣或氧氣的氛圍下進行，所述熱處理的時間為20min至60min。

8、在一些具體的實現(xiàn)方式中，所述隧穿氧化層的厚度為0.1nm~2.5nm。

9、在一些具體的實現(xiàn)方式中，按照以下方法形成含有摻雜元素的多晶硅層或非晶硅層：

10、在隧穿氧化層表面形成多晶硅層或非晶硅層；

11、在所述多晶硅層或非晶硅層表面形成擴散源，熱處理后形成含有摻雜元素的多晶硅層或非晶硅層；

12、或者按照以下方法形成含有摻雜元素的多晶硅層或非晶硅層：

13、將含硅氣體、含摻雜元素氣體和載氣通過氣相沉積在隧穿氧化層表面形成含有摻雜元素的多晶硅層或非晶硅層。

14、本申請還提供了一種摻雜多晶硅材料，包括依次層疊的基材、隧穿氧化層和摻雜多晶硅層，所述摻雜多晶硅層的摻雜濃度為0.8×1021cm-3至2×1021cm-3。

15、本申請還提供了一種topcon電池，包括上述技術(shù)方案所述的摻雜多晶硅材料。

16、本申請?zhí)峁┝艘环Ntopcon電池的制備方法，其特征在于，包括：

17、依次在基材的第一表面形成制絨面和發(fā)射極，在第二表面依次形成隧穿氧化層和含有摻雜元素的多晶硅層或非晶硅層，對得到的材料進行熱處理的同時進行微波處理，將含有摻雜元素的多晶硅層或非晶硅層轉(zhuǎn)化為摻雜多晶硅層；所述微波處理的功率為50w至1000w；

18、依次在發(fā)射極上形成鈍化膜和第一減反射膜，在所述摻雜多晶硅層表面形成第二減反射膜；

19、分別在所述第一減反射膜和第二減反射膜表面形成第一電極和第二電極。

20、本申請還提供了一種微波退火爐，包括加熱腔，所述加熱腔外部設(shè)置有用于產(chǎn)生微波的高頻線圈，內(nèi)部設(shè)置有石英腔，所述石英腔內(nèi)設(shè)置有用于承載樣品的石英舟。

21、本申請依次在基材表面形成隧穿氧化層和含有摻雜元素的多晶硅層或非晶硅層，對得到的材料進行熱處理的同時進行微波處理，得到摻雜多晶硅材料；所述微波處理的功率為50w至1000w。本申請在對含有摻雜元素的多晶硅層或非晶硅層進行熱處理的同時在特定功率下進行微波處理，能夠?qū)诫s濃度提升一個數(shù)量級，從而大大提升電池的鈍化性能，同時降低摻雜poly層和金屬接觸產(chǎn)生的電阻。實驗結(jié)果表明，本申請?zhí)峁┑姆椒梢詫诫s濃度，尤其是p的摻雜濃度提升至0.8×1021cm-3至2×1021cm-3，以其制作的n-topcon電池的開路電壓uoc可以提升1~2mv，電池的串聯(lián)電阻rs?可降低0.1毫歐~0.2毫歐（mohm），填充因子ff可提升0.1%~0.3%。

技術(shù)特征：

1.一種摻雜多晶硅材料的制備方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述微波處理的時間為5min至60min，所述微波處理的頻率為300mhz至300ghz。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述微波處理的功率為100w至800w，所述微波處理的頻率為800mhz至100ghz，所述微波處理的時間為10min至50min。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述熱處理的溫度為600℃至1200℃，所述熱處理在氮氣或氧氣的氛圍下進行，所述熱處理的時間為20min至60min。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述隧穿氧化層的厚度為0.1nm~2.5nm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，按照以下方法形成含有摻雜元素的多晶硅層或非晶硅層：

7.一種摻雜多晶硅材料，其特征在于，包括依次層疊的基材、隧穿氧化層和摻雜多晶硅層，所述摻雜多晶硅層的摻雜濃度為0.8×1021cm-3至2×1021cm-3。

8.一種topcon電池，其特征在于，包括如權(quán)利要求7所述的摻雜多晶硅材料。

9.一種topcon電池的制備方法，其特征在于，包括：

10.一種微波退火爐，其特征在于，包括加熱腔，所述加熱腔外部設(shè)置有用于產(chǎn)生微波的高頻線圈，內(nèi)部設(shè)置有石英腔，所述石英腔內(nèi)設(shè)置有用于承載樣品的石英舟。

技術(shù)總結(jié)
本申請?zhí)峁┝艘环N摻雜多晶硅材料的制備方法，包括：依次在基材表面形成隧穿氧化層和含有摻雜元素的多晶硅層或非晶硅層，對得到的材料進行熱處理的同時進行微波處理，得到摻雜多晶硅材料；所述微波處理的功率為50W至1000W。本申請還提供了一種摻雜多晶硅材料、TOPCON電池及其制備方法和微波退火爐。本申請在對含有摻雜元素的多晶硅層或非晶硅層進行熱處理的同時在特定功率下進行微波處理，能夠?qū)诫s濃度提升一個數(shù)量級，從而大大提升電池的鈍化性能，同時降低摻雜POLY層和金屬接觸產(chǎn)生的電阻。

技術(shù)研發(fā)人員：陳六,廖寶臣
受保護的技術(shù)使用者：江蘇微導(dǎo)納米科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19