、工艺技术流程概述

1.      制绒

形成金字塔状绒面

2.      正面碰扩散

形成P+层（P-N结）

3.      背面刻蚀

去除背面绕扩的硼扩散层，同时保留正面的BSG层

4.      LPCVD

沉积氧化遂穿层和poly硅钝化层

5.      磷扩

对背面的poly硅进行掺杂

6.      正面刻蚀

将正面和边缘绕镀的poly硅以及正面的BSG层刻蚀掉。  

7.      正面氧化铝钝化

用AIO钝化硼扩散面

8.      正背面氮化硅钝化

氮化硅钝化硼扩散面和磷扩散面

9.      双面金属化

双面印刷电极+烧结+退火+双面金属化

 

二、详细流程

1.  清洗制绒

1.     清洗目的:

A.      去除硅片表面的有机物脏污及金属杂志；       

B.      去除硅片线切割过程产生的机械损伤层，减少复合；

C.      形成起伏不平的绒面，其作用为：a.利用陷光效应增加硅片对太阳能的吸收，降低反射率，同时增加硅片表面积，进而P-N结面积也同样增加

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.  硼扩散工序

2.     目的：制备PN结

在N型硅片（掺磷）上扩散P型元素（硼）形成PN结（空间电荷区），在正面形成P+层，背面形成N+层。

3.     原理：

在一定的浓度、温度、压力及时间下，硼源（BBr3或者BCI3）在管式炉中气化后，经过一系列化学反应在硅片表面进行沉积，获得合适的掺杂浓度、结深及方阻

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.  碱抛光

4.     目的：

A.      去除硅片边缘的PN结和PSG

硅片在扩散过程中，硅片边缘扩散上了磷，边缘形成了PN结，载流子会通过边缘造成电池片短路，并且在扩散过程中，会形成一层含磷的玻璃体，俗称PSG。其对载流子俘获能力极强，所以需要去除。

 

4.  LPCVD

1.     目的：

A.      在硅片表面沉积一层超薄氧化层提供良好的界面钝化效果，同时提供不同载流子遂穿势垒；

B.      氧化层上沉积一层非晶硅，增加电子的迁移速率同时抑制空穴的迁移速率；

C.      非晶硅与金属接触起到电子传输桥梁的作用。

2.     原理：

用加热的方式在低压条件下使SiH4（硅烷）在硅表面反应并沉积成固体薄膜。

氧化层沉积：高温通氧气，氧气和硅反应产生氧化硅；

反应方程式：

O2+Si → SiOx

非晶硅沉积：高温通硅烷，硅烷分解成硅和氢气；

反应方程式：

SiH4（气）= Si（固）+ H2

 

5.  磷扩

1.       目的：

对背面的poly层进行磷掺杂

2.       原理：

在高温下，氧气与三氯氧磷（POCI3）反应，分解成五氯化磷（PCI5）

和五氧化二磷（P2O5），

反应式：

POCI3 + O2 → 2P2O5 + 6CI2↑

然后生成的P2O5在扩散温度下与硅反应，生成二氧化硅SiO2和磷原子

反应式：

P2O5 ++ 5Si → 5SiO2 + 4P↓

 

6.  正面刻蚀

1.       工艺流程：

正刻槽（加水膜）→ 水洗 → 碱洗 → 水洗 → 酸洗 → 水洗 → 烘干

A.      正刻槽作用：

主要通过HF（氢氟酸） +  HNO3（硝酸） 的混合溶液，对硅片正面和边缘进行刻蚀，去除正面及边缘的BSG（含硼琉璃体）

B.      碱洗槽作用：

主要用来中和正刻槽残留的酸液并且去除正刻槽反应生成的多孔硅。

C.      酸洗槽作用：

去除氧化层使硅片表面疏水。

D.      槽体及功能

 

7.  ALD（原子层沉积技术）

1.       用途：

用氧化铝钝化硼扩散面。沉积（氧化铝薄膜）厚度范围：3—10nm; 更致密但生长速度较慢。

反应式:

（三甲基铝）2AI（CH3）3 + 3H2O（蒸汽）→

 → AI2O3（氧化铝）+ 6CH4（甲烷）

2.       原理：

通过时间或空间的间隔，使衬底交替暴露于不同的反应前驱体氛围中。当衬底处于前驱体A的氛围中时，前驱体A通过化学吸附保持在衬底表面，前驱体A吸附饱和后达到稳定状态不会再进行进一步的化学吸附。当基底暴露于前驱体B氛围时，前驱体B就会与已吸附于基底表面的前驱体A发生化学反应并产生相应的副产物，直到表面的第一前驱体完全消耗，反应自动停止并形成需要的原子层。

 

8.  正背膜

1.       目的：

硅片表面形成一层氮化硅Si3N4薄膜，既可作为减反射膜，增加对光的吸收，又可以利用SiNx薄膜形成过程中产生的氢原子对硅片表面的钝化作用；最后，其致密的结构可以保证硅片不被氧化。

2.       原理：

硅片置于阴极上，利用辉光发电使硅片升温到预定的温度，然后通入适量的SiH4（硅烷）和NH3（氨气），经过一系列化学反应和等离子体反应，在样品表面形成固态氮化硅Si3N4薄膜。

9.  金属化

1.       工艺流程

背面印主栅 → 烘箱 → 背面印副栅 → 烘箱 → 正面印主栅 → 烘箱

→ 正面印副栅 → 烧结炉 → 高温退火炉 → 测试

其中，正、 背面印刷均采用分步印刷方式，印刷流程图如下：

2.       烧结目的

A.      干燥硅片上的浆料，烧尽浆料的有机组分，使浆料和硅片形成良好的欧姆接触。

B.      把电极烧结在P-N结上，高温烧结可以使电极穿透氮化硅膜，形成合金。

C.      正面主栅不烧穿氮化硅，减少金属对氮化硅层破坏，提高开压。

D.      银的熔点960.7度，Ag-Si共熔点为600—800度。

 

三、展望

1.       TOPCon电池的优点：

A.      电池转换效率高，具有优越的界面钝化和载流子运输能力，较高的开路电压Voc和填充因子FF。

B.      光致衰减低，掺磷的N型晶体硅中硼含量极低，削弱了硼氧对的影响。

C.      工艺设备产线兼容性高，可与PERC、N-PERT双面电池的高温制备工艺产线相兼容。

D.      N型TOPCon电池可与SE、IBC多主栅、半片、叠片技术相结合、显著提高电池效率及组建功率。

2.       TOPCon电池的缺点：

A.      成本较高，相对标准PERC工艺，TOPCon技术资本指出偏高约10%，运营成本偏高约25%

B.      效率提升潜力有限。