TOPCon技术是一种先进的晶体硅太阳能电池技术,其核心在于电池背面通过超薄氧化硅和掺杂多晶硅层实现了优异的钝化和接触。目前制备多晶硅层主要有两种技术路线:LPCVD和PVD。PVD(特指磁控溅射)作为后起之秀,因其独特优势正获得越来越多的关注和应用。
靶材:
非晶硅靶材: 高纯度非晶硅靶。
掺杂靶材: 直接在硅靶中掺入磷元素,或使用硅-磷合金靶。
工艺气体: 氩气。
基本流程:
沉积: 在已有超薄氧化硅的硅片背面,通过磁控溅射沉积一层非晶硅或微晶硅薄膜。
退火与晶化: 随后进行高温退火(~800-900°C),使非晶硅薄膜转变为多晶硅,同时磷原子激活并通过超薄氧化硅扩散至硅片表面形成场效应钝化。
技术优势:
无绕镀问题: 这是PVD相对于LPCVD的最大优势。LPCVD会在硅片两面和边缘都沉积上多晶硅,需要复杂的后续清洗工序去除正面和边缘的绕镀层,增加了成本和工艺复杂度。PVD可以很好地控制沉积区域,基本无绕镀。
沉积速率高: 现代溅射设备的沉积速率很快,有利于提高产能。
良好的均匀性: 能够在大面积上沉积非常均匀的薄膜。
较低的沉积温度: 相对于LPCVD,沉积温度较低,有利于降低热预算和对硅片的热应力。
易于制备掺杂层: 通过使用掺杂靶材,可以实现原位掺杂,简化工艺。
除了制备多晶硅层,PVD技术还有其他潜在应用:
透明导电氧化物电极:
对于需要更低接触电阻的背接触结构,可以在多晶硅层和金属电极之间溅射一层ITO或IWO等TCO薄膜,作为横向导电层。
全背电极金属化:
使用PVD(溅射或蒸发)结合电镀/光刻技术来制备精细的背电极,以替代传统的丝网印刷银浆,可以减少银耗量并提升接触性能。