高質量的p型隧道氧化物鈍化觸點(p型TOPCon)是進一步提高TOPCon硅太陽能電池效率的可行技術方案。化學氣相沉積技術路線可以制備摻雜多晶硅層，成為制備TOPCon結構最有前途的工業路線之一。美能Poly5000是專為光伏工藝監控設計的在線POLY膜厚測試儀，采用領先的微納米薄膜光學測量技術，100%Poly-si沉積工藝監控，可對樣品進行快速、自動的5點同步掃描。使用Poly5000能夠優化多晶硅層膜厚特性，保證電池良率。

TOPCon電池工藝

TOPCon電池工藝一般為：先正面制絨、硼擴，再進行背面隧穿層、摻雜多晶硅層（Poly-Si）制備，之后再正面Al2O3膜層制備、正反面SiNx膜制備，最后絲印前后電極與燒結。

TOPCon結構依次為正面SiNx膜、Al2O3膜、P型發射極（p+）、N型硅片基底、SiO2膜、N型多晶硅薄膜（Poly-Si）、背面SiNx膜。

各膜層的作用

• 正面SiNx薄膜（約75nm）：由于SiNX 富含氫原子，可以在熱處理過程中對表面和體內的缺陷進行化學鈍化，從而降低表面電子的復合。同時由于SiNX 的光學特性，還可以實現電池正面和背面減反效果；

• 背面SiNx薄膜：為了避免后續金屬化燒結過程漿料對膜層的破壞，SiNX 依靠其化學穩定性，主要用于背部膜層的保護；同時實現減反效果；

• Al2O3膜（≤5nm）由于具備較高的負電荷密度，可以對P 型半導體如PERC 電池背面和TOPCon 電池的正面提供良好的場效應鈍化，即在近表面處增加一層具有高度穩定電荷的介質膜在表面附近造一個梯度電場，減少表面電子濃度從而降低表面電子空穴的復合速率。

• 超薄隧穿層SiO2（<2.0 nm）及N型多晶硅薄膜（100~200nm）：兩者共同形成鈍化接觸結構作為電池背面鈍化層，高摻雜的多晶硅（Poly-Si）層與 N型硅基體之間功函數差異引起的界面處能帶彎曲，使電子隧穿后有足夠的能級可以占據，更易于隧穿；而空穴占據的價帶邊緣處于 Poly-Si 的禁帶，不易隧穿，因此超薄氧化層可允許多子電子隧穿而阻擋少子空穴透過，從而使電子和空穴分離，減少了復合，在其上沉積一層金屬作為電極就實現了無需開孔的鈍化接觸結構。

制備多晶硅層的工藝方法

對于摻雜多晶硅層，一般有三種制備方法。其中有兩種屬于化學氣相沉積(chemical vapor deposition，CVD) 方法：分別是LPCVD法和PECVD法。還有一種濺射法是屬于物理氣相沉積(physical vapor deposition, PVD)方法。

其中，LPCVD能同時完成氧化層、本征多晶硅層的制備，工業應用技術非常成熟。制備過程中僅需要在兩者反應中間，加入N2清洗、撿漏、抽真空等操作，即可在同一工步完成氧化層/本征多晶硅膜的制備。

但在LPCVD沉積時，會有兩種問題。

第一，在制備過程中，出現在電池的側面及正面都會必不可避免的附著隧穿層及多晶硅層，形成包裹。

第二，解決這個問題的辦法是“去繞鍍”，工藝流程如下：

• HF酸單面清洗，去除繞鍍區域內的磷硅玻璃PSG（即正面、側面）;

• KOH堿液雙面清洗，去除繞鍍區域內的摻雜多晶硅（即正面、側面）。背面PSG層起到保護隧穿氧化層及摻雜多晶硅層作用；

HF酸雙面清洗，去除繞鍍區域內的SiO2（即正面、側面）、背面PSG；

第二，LPCVD本征摻雜多晶硅工藝，多晶硅膜均勻性差。LPCVD制備的摻雜多晶硅層均勻性在±40%，遠不及制備本征非晶硅層的均勻性。LPCVD 制備摻雜多晶硅層時，沉積過程不受晶片表面上化學反應動力學的限制，而是受反應物向表面傳輸的限制時，導致膜層均勻性大大下降。解決此問題的方法，一般采用先沉積本征多晶硅層，再通過磷擴散或者離子注入的方式，進行多晶硅層的磷摻雜。磷擴散的方法是以POCl3為氣源，在700-850℃溫度下實現分解、形成PSG，再在850-900℃、N2環境下中，保持30分鐘，完成磷原子擴散。多晶硅層在高溫擴散爐中，能同步實現多晶硅的晶化處理，形成原子的規則排列，不需要后續退火工步。

PECVD鍍膜，也會產生輕微繞鍍問題，但有兩種方式解決。

第一種是清洗繞鍍：根據PECVD沉積膜原理，硅片置于基片臺上，側邊也暴露在反應氣體內，因此PECVD法制備多晶硅薄膜也會出現輕微繞鍍現象，但僅在側邊及硅片正面邊緣處。解決方法是用KOH堿液去除側邊及正面繞鍍的輕微摻雜多晶硅。因為KOH堿液對摻雜多晶硅層的刻蝕速度約604nm/min，遠大于對BSG硼硅玻璃的刻蝕速度，后者約11.4nm/min。因此，采用KOH堿液單面清洗去除摻雜多晶硅層時，KOH堿液對BSG的刻蝕可以忽略，BSG硼硅玻璃可對p+發射極起保護作用。剩余的BSG硼硅玻璃及繞鍍的SiO2層，可用HF酸雙面清洗去除。

第二種是減少多晶硅厚度。將沉積的多晶硅厚度從90 nm減少到30 nm，可以減小纏繞的影響。

美能在線Poly膜厚測試儀

美能Poly5000在線膜厚測試儀是專為光伏工藝監控設計，可以對樣品進行快速、自動的5點同步掃描，獲得樣品不同位置的膜厚分布信息，可根據客戶樣品大小定制測量尺寸。

• 有效光譜范圍320nm~2400nm
• 快速、自動的5點同步掃描
• 重復性精度＜0.5nm
• 超廣測量范圍20nm~2000nm
• 在線監控檢測實現零碎片率
• 實現全程產線自動化檢測、大大節約檢測時間

近年來，許多公司在利用LPCVD或PECVD和絲網印刷金屬化等成熟的光伏制造工藝，在TOPCon電池的性能提升上進行了巨大的努力。美能光伏提出專業的光學薄膜測量解決方案，為幫助企業在提高工藝技術中更加得心應手，讓光伏行業發展速度提升。