一种TOPCon电池及TOPCon电池的制备方法

技术领域

本申请涉及太阳能电池领域，特别涉及一种TOPCon电池及TOPCon电池的制备方法。

背景技术

在当前的晶体硅TOPCon(Tunnel Oxide Passivated Contact，隧穿氧化层钝化接触)电池技术的产业化生产中，通常在TOPCon电池的正面或背面或双面制备隧穿氧化层和掺杂多晶硅的叠层钝化结构。其中，掺杂多晶硅是采用化学气相沉积法在晶体硅电池的隧穿氧化层表面沉积本征非晶硅或原位掺杂的非晶硅，并经高温处理使得所述本征非晶硅或原位掺杂的非晶硅转化为微晶或多晶硅薄膜层。

为了匹配当前产业化较为成熟的金属化浆料印刷技术，通常采用丝网印刷浆料技术在多晶硅薄膜层和电极之间形成具有钝化效果的欧姆接触。首先，为了保证电极与多晶硅薄膜层良好的欧姆接触，多晶硅薄膜层通常采用高掺杂浓度，为了尽可能降低多晶硅薄膜层中由于高掺杂浓度所致的俄歇复合速率，通常需要尽可能降低多晶硅薄膜层的厚度；而降低多晶硅薄膜层的厚度会降低多晶硅薄膜层的钝化效果；其次，受限于当前的金属化浆料的腐蚀性特性，尤其是铝浆中的玻璃相的腐蚀性较强，会在后续的高温烧结过程中穿透多晶硅薄膜层。当前的多晶硅薄膜层厚度通常控制在大于120nm的范围内。需要在降低掺杂多晶硅薄膜层的俄歇复合速率和提高钝化效果之间寻求最佳平衡的掺杂多晶硅薄膜层的厚度。因此，如何在降低俄歇复合速率的同时提高钝化效果，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种TOPCon电池及TOPCon电池的制备方法，既能降低俄歇复合速率又能提高钝化效果，从而提高电池的转换效率。

为实现上述目的，本申请提供了一种TOPCon电池，包括：衬底；所述衬底的一侧表面设置有叠层钝化膜和电极；

所述叠层钝化膜包括沿背离所述衬底的方向依次设置的隧穿层、第一掺杂多晶硅层、扩散阻挡层和第二掺杂多晶硅层；

所述衬底朝向所述电极的一侧表面具有金属化区域与非金属化区域，所述扩散阻挡层与所述非金属化区域对应，用于阻挡所述第二掺杂多晶硅层中的掺杂元素扩散进所述第一掺杂多晶硅层，使所述第一掺杂多晶硅层在所述非金属化区域的掺杂浓度低于所述第一掺杂多晶硅层在所述金属化区域的掺杂浓度。

可选的，所述扩散阻挡层是氧化硅层。

可选的，所述叠层钝化膜设置于所述衬底的背面，所述第一掺杂多晶硅层、所述第二掺杂多晶硅层与所述衬底采用同类型的掺杂元素，所述第一掺杂多晶硅层的整体掺杂浓度大于所述衬底的整体掺杂浓度，所述第二掺杂多晶硅层的整体掺杂浓度高于所述第一掺杂多晶硅层的整体掺杂浓度。

可选的，所述叠层钝化膜背离所述衬底的一侧表面上设置有背面钝化层，所述电极穿过所述背面钝化层并与所述叠层钝化膜相接触；所述背面钝化层包括SiN

可选的，所述第一掺杂多晶硅层的厚度为20nm-40nm，且包括两端的值；

所述第二掺杂多晶硅层背离所述衬底的表面到所述扩散阻挡层背离所述衬底的表面的厚度为20nm-200nm，且包括两端的值。

可选的，所述第一掺杂多晶硅层的整体掺杂浓度为1E19cm

所述第二掺杂多晶硅层的整体掺杂浓度为5E20cm

为实现上述目的，本申请还提供了一种TOPCon电池的制备方法，包括：

在衬底的一侧表面制备叠层钝化膜层；所述叠层钝化膜包括沿背离所述衬底的方向依次设置的隧穿层、第一掺杂多晶硅层、扩散阻挡层和第二掺杂多晶硅层；所述衬底对应于所述叠层钝化膜层的一侧表面具有金属化区域与非金属化区域，所述扩散阻挡层与所述非金属化区域对应，用于阻挡所述第二掺杂多晶硅层中的掺杂元素扩散进所述第一掺杂多晶硅层，使所述第一掺杂多晶硅层在所述非金属化区域的掺杂浓度低于所述第一掺杂多晶硅层在所述金属化区域的掺杂浓度。

可选的，所述在衬底的表面制备叠层钝化膜层，包括：

在所述衬底的表面沉积所述隧穿层；

在所述隧穿层的表面沉积第一本征非晶硅层；

在所述第一本征非晶硅层与所述非金属化区域对应的表面制备所述扩散阻挡层；

在所述第一本征非晶硅层与所述金属化区域对应的表面和所述扩散阻挡层的表面沉积第二本征非晶硅层；

进行掺杂元素扩散，在所述金属化区域使所述掺杂元素依次扩散进所述第二本征非晶硅层和所述第一本征非晶硅层，在所述非金属化区域使所述掺杂元素依次扩散进所述第二本征非晶硅层、所述扩散阻挡层和所述第一本征非晶硅层，以使所述第二本征非晶硅层变为所述第二掺杂多晶硅层，所述第一本征非晶硅层变为所述第一掺杂多晶硅层。

可选的，在所述隧穿层的表面沉积第一本征非晶硅层后，还包括：

对所述第一本征非晶硅层进行轻掺杂。

可选的，所述在衬底的表面制备叠层钝化膜层，包括：

在所述衬底的表面沉积所述隧穿层；

采用原位掺杂在所述隧穿层的表面沉积所述第一掺杂多晶硅层；

在所述第一掺杂多晶硅层与所述非金属化区域对应的表面制备所述扩散阻挡层；

在所述第一掺杂多晶硅层与所述金属化区域对应的表面和所述扩散阻挡层的表面沉积所述第二掺杂多晶硅层；

对所述第一掺杂多晶硅层与所述第二掺杂多晶硅层进行退火。

显然，本申请提供的一种TOPCon电池，采用双层的掺杂多晶硅层，在保证内层掺杂多晶硅层的厚度能够达到良好的钝化效果的同时，通过两层掺杂多晶硅层中间添加扩散阻挡层，扩散阻挡层与非金属化区域对应，对外层掺杂多晶硅层的掺杂元素起到阻挡作用，使内层的掺杂多晶硅层在金属化区域的掺杂浓度高在非金属化区域的掺杂浓度低，从而降低内层掺杂多晶硅层的整体掺杂浓度，进而降低俄歇复合速率；外层的掺杂多晶硅层的浓度比内层的掺杂多晶硅层的掺杂浓度高，内层的掺杂多晶硅层在金属化区域的掺杂浓度高，能够保证实现良好的欧姆接触。本申请还提供一种TOPCon电池的制备方法，通过该制备方法制备得到的TOPCon电池具有上述有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种TOPCon电池的结构图；

图2为本申请实施例提供的金属化区域叠层钝化膜的结构图；

图3为本申请实施例提供的非金属化区域叠层钝化膜的结构图；

图4为本申请实施例提供的一种TOPCon电池的制备方法的流程图；

图5为本申请实施例提供的制绒后TOPCon电池的结构图；

图6为本申请实施例提供的硼扩散后TOPCon电池的结构图；

图7为本申请实施例提供的硼扩散后TOPCon电池的局部放大图；

图8为本申请实施例提供的去除BSG后TOPCon电池的结构图；

图9为本申请实施例提供的抛光后TOPCon电池的结构图；

图10为本申请实施例提供的图形化后TOPCon电池的结构图；

图11为本申请实施例提供的形成叠层钝化膜后TOPCon电池的结构图；

图12为本申请实施例提供的磷扩散后TOPCon电池的结构图；

图13为本申请实施例提供的掺杂浓度随厚度变化的曲线图；

图14为本申请实施例提供的形成正面钝化膜和背面钝化膜后TOPCon电池的结构图。

附图标记说明如下：

1-衬底/晶体硅衬底；1a-第一表面；1b-第二表面；11a-掺杂层/P型掺杂层；11a′-BSG层；13-叠层钝化膜；131-隧穿氧化硅层；132-第一掺杂多晶硅层/第一本征非晶硅层；1321-第一高钝化含硅层；1322-第一低钝化含硅层；133-扩散阻挡层；134-第二掺杂多晶硅层/第二本征非晶硅层；14-PSG层；151-背面钝化层；152-正面钝化层；161-背面电极；162-正面电极。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种TOPCon电池，该TOPCon电池可以包括：衬底；衬底的一侧表面设置有叠层钝化膜和电极；

叠层钝化膜包括沿背离衬底的方向依次设置的隧穿层、第一掺杂多晶硅层、扩散阻挡层和第二掺杂多晶硅层；

衬底朝向电极的一侧表面具有金属化区域与非金属化区域，扩散阻挡层与非金属化区域对应，用于阻挡第二掺杂多晶硅层中的掺杂元素扩散进第一掺杂多晶硅层，使第一掺杂多晶硅层在非金属化区域的掺杂浓度低于第一掺杂多晶硅层在金属化区域的掺杂浓度。

本实施例并不限定衬底的具体种类，可以根据实际情况确定衬底的具体种类，例如衬底可以是晶体硅衬底。本实施例并不限定衬底的具体类型，例如衬底可以是N型衬底；也可以是P型衬底。本实施例中第一掺杂多晶硅层、第二掺杂多晶硅层与衬底采用同类型的掺杂元素。本实施例并不限定掺杂元素的具体种类，例如掺杂元素可以是B(硼)、P(磷)或Ga(镓)。需要说明的是，根据衬底的具体类型需要选择相应的掺杂元素。

需要说明的是，本实施例中叠层钝化膜可以设置于衬底的正面和/或背面，即可以是衬底的正面依次设置有叠层钝化膜和正面电极，和/或衬底的背面依次设置有叠层钝化膜和背面电极。当衬底的正面依次设置有叠层钝化膜和正面电极时，本实施例并不限定衬底背面的具体结构。当衬底的背面依次设置有叠层钝化膜和背面电极时，本实施例并不限定衬底正面的具体结构，例如可以是衬底的正面依次设置有掺杂层和正面电极。本实施例并不限定掺杂层的具体种类，可以根据衬底的具体类型确定掺杂层的具体种类，例如当衬底是N型衬底时，掺杂层可以是P型掺杂层。

本实施例并不限定隧穿层的具体种类，只要保证能够在衬底的表面形成化学钝化即可，例如隧穿层以是隧穿氧化硅层。需要说明的是，隧穿氧化硅层可以是通过对晶体硅衬底的表面上的硅原子进行高温热氧化后制备所得，其作用是为晶体硅衬底提供整面化学钝化，同时为在晶体硅衬底中产生的光生载流子输运到电极提供隧穿和/或穿孔通道，且其厚度不超过2nm。

需要说明的是，第一掺杂多晶硅层利用其中的非晶硅可以进一步加强隧穿氧化硅层的化学钝化效果。而且，非晶硅材料本身的带隙宽度远大于晶体硅衬底(1.12eV)，在掺杂了3、5族元素(3、5族掺杂元素包括：B、P和Ga等)后为晶体硅的光生载流子输运提供部分场钝化效果。此外，第一掺杂多晶硅层经3、5族元素掺杂后，其电阻率得以降低，因此还可以为晶体硅衬底产生的光生载流子输运提供传导路径。

本实施例并不限定第一掺杂多晶硅层的具体厚度，例如第一掺杂多晶硅层132的厚度可以为20nm-40nm，且包括两端的值。

需要说明的是，由于单一的薄层隧穿层还不足以为晶体硅电池提供最佳的钝化效果，此处通过增设第一掺杂多晶硅层可以进一步增强晶体硅电池的钝化效果。然而，第一掺杂多晶硅层的厚度过大势必会由于元素掺杂而在原位沉积的本征非晶硅中引入过多的外来掺杂原子，进而引入过多的复合中心，不利于降低第一掺杂多晶硅层的俄歇复合速率；第一掺杂多晶硅层的厚度过小也无法充分发挥原位沉积的本征非晶硅的钝化作用。

本实施例并不限定第一掺杂多晶硅层具体的整体掺杂浓度，例如第一掺杂多晶硅层的整体掺杂浓度可以大于衬底的整体掺杂浓度；可以小于衬底1的整体掺杂浓度；也可以等于衬底的整体掺杂浓度。需要说明的是，当第一掺杂多晶硅层的整体掺杂浓度大于衬底的整体掺杂浓度时，可在衬底和第一掺杂多晶硅层之间建立表面场钝化效应，进而加速光生载流子中的电子或空穴的选择性吸收。

本实施例中扩散阻挡层邻接于金属化区域对应的第一掺杂多晶硅层，用于阻挡第二掺杂多晶硅层中的掺杂元素扩散进第一掺杂多晶硅层。本实施例并不限定扩散阻挡层的具体种类，只要保证能够阻挡掺杂元素扩散进第一掺杂多晶硅层即可，例如扩散阻挡层可以是氧化硅层。该氧化硅层可以是通过CVD(Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积)沉积的二氧化硅所组成的。具体而言，可以通过在CVD沉积腔中通入氧气或包含氧气的载气，并利用氧气与第一掺杂多晶硅层中的本征非晶硅发生氧化反应制备所得。

需要说明的是，本实施例的TOPCon电池制备过程中，在后续对本征非晶硅进行原子掺杂制备掺杂多晶硅层时，利用二氧化硅中相较于本征非晶硅较为致密的晶体结构，进而为本征非晶硅的原子掺杂提供良好的界面阻挡层，减缓掺杂原子在作为扩散阻挡层的二氧化硅层中的扩散运动。

需要说明的是，第二掺杂多晶硅层位于远离衬底的扩散阻挡层的表面上；通过CVD沉积的本征非晶硅并经掺杂原子的掺杂和高温晶化处理所得，为晶体硅衬底提供整面化学钝化和场钝化作用。而且，第二掺杂多晶硅层经3、5族元素的高浓度掺杂后，其电导率得到大大提高，进而为晶体硅衬底产生的光生载流子输运提供传导路径。

需要说明的是，由于在非金属化区域掺杂元素需要经过扩散阻挡层扩散到第一掺杂多晶硅层，因此第二掺杂多晶硅层的整体掺杂浓度高于第一掺杂多晶硅层的整体掺杂浓度。本实施例并不限定第一掺杂多晶硅层或第二掺杂多晶硅层的整体掺杂浓度的具体数值，例如第一掺杂多晶硅层的整体掺杂浓度可以为1E19cm

本实施例并不限定第二掺杂多晶硅层的具体厚度，例如第二掺杂多晶硅层背离衬底的表面到扩散阻挡层背离衬底的表面的厚度可以为20nm-200nm，且包括两端的值。

需要说明的是，本实施例通过设置第二掺杂多晶硅层，可以为金属化浆料中的腐蚀性玻璃相提供足够的腐蚀渗透厚度，确保在印刷电极时经过金属化浆料的烧结后得到的金属电极材料不会烧穿隧穿层，即烧结后得到的金属电极材料在金属化浆料中玻璃相的腐蚀作用下形成的接触界面可位于：第二掺杂多晶硅层、扩散阻挡层或者第一掺杂多晶硅层。如图1所示，当电极与第一掺杂多晶硅层形成欧姆接触时，第一掺杂多晶硅层中掺杂元素形成差异化的掺杂浓度可使得电极与掺杂元素掺杂浓度较高的第一掺杂多晶硅层形成良好的欧姆接触，而第一掺杂多晶硅层中对应的非金属化区域由于磷原子掺杂浓度较低而具有较好的钝化效果，因此，可提高电池的转换效率。当电极与第二掺杂多晶硅层形成欧姆接触时，由于电子倾向于沿着电导性较佳的第一掺杂多晶硅层低掺杂浓度区域的路径传输，可降低电子的传输电阻损耗。此外，第一掺杂多晶硅层中掺杂元素形成的差异化掺杂浓度在保证第一多晶硅层的钝化效果时，也有利于降低其中的掺杂元素的掺杂浓度，进而提高由于原子掺杂所致的俄歇复合速率，因此可提高电池的转换效率。

当叠层钝化膜设置于衬底的背面时，进一步的，为了增强钝化效果，本实施例中叠层钝化膜背离衬底的一侧表面上可以设置有背面钝化层，电极穿过背面钝化层并与叠层钝化膜相接触。本实施例并不限定背面钝化层的具体种类，例如背面钝化层可以包括SiN

基于上述实施例，本申请采用双层的掺杂多晶硅层，能够避免印刷电极烧结制程中穿透掺杂多晶硅层；在保证内层掺杂多晶硅层的厚度能够达到良好的钝化效果的同时，通过两层掺杂多晶硅层中间添加扩散阻挡层，扩散阻挡层与非金属化区域对应，对外层掺杂多晶硅层的掺杂元素起到阻挡作用，使内层的掺杂多晶硅层在金属化区域的掺杂浓度高，在非金属化区域的掺杂浓度低，进而降低俄歇复合速率；外层的掺杂多晶硅层的浓度比内层的掺杂多晶硅层的掺杂浓度高，内层的掺杂多晶硅层在金属化区域的掺杂浓度高，能够保证实现良好的欧姆接触。

请参考图1，图1为本申请实施例提供的一种TOPCon电池的结构图，该TOPCon电池可以包括：衬底1；衬底1的正面依次设置有掺杂层11a、正面钝化层152和正面电极162；衬底1的背面依次设置有叠层钝化膜13、背面钝化层151和背面电极161；

叠层钝化膜13包括沿背离衬底1的方向依次设置的隧穿氧化硅层131、第一掺杂多晶硅层132、扩散阻挡层133和第二掺杂多晶硅层134；

衬底1朝向背面电极161的一侧表面具有金属化区域与非金属化区域，扩散阻挡层133与非金属化区域对应，用于阻挡第二掺杂多晶硅层134中的掺杂元素扩散进第一掺杂多晶硅层132，使第一掺杂多晶硅层132在非金属化区域的掺杂浓度低于第一掺杂多晶硅层132在金属化区域的掺杂浓度；

背面电极161靠近衬底1的表面位于第一掺杂多晶硅层132，使背面电极161与第一掺杂多晶硅层132形成欧姆接触。

需要说明的是，在沿着衬底1的纵向上，如图2所示金属化区域由内而外依次包括：隧穿氧化硅层131、第一掺杂多晶硅层132和第二掺杂多晶硅层134；如图3所示非金属化区域由内而外依次包括：隧穿氧化硅层131、第一掺杂多晶硅层132、扩散阻挡层133和第二掺杂多晶硅层134。扩散阻挡层133与非金属化区域对应，在对叠层钝化膜13进行掺杂时，由于扩散阻挡层133对掺杂元素形成阻挡，进而在非金属化区域形成掺杂浓度较低的第一掺杂多晶硅层132，而在金属化区域对应的第一掺杂多晶硅层132由于没有任何扩散阻挡层133对掺杂元素的扩散阻挡作用而具有相对较高的掺杂浓度，进而在第一掺杂多晶硅层132中形成差异化的掺杂浓度。

基于上述实施例，本申请采用双层的掺杂多晶硅层，在保证内层掺杂多晶硅层的厚度能够达到良好的钝化效果的同时，通过两层掺杂多晶硅层中间添加扩散阻挡层133，扩散阻挡层133与非金属化区域对应，对外层掺杂多晶硅层的掺杂元素起到阻挡作用，使内层的掺杂多晶硅层在金属化区域的掺杂浓度高在非金属化区域的掺杂浓度低，从而降低内层掺杂多晶硅层的整体掺杂浓度，进而降低俄歇复合速率；通过正面钝化层152和背面钝化层151，与叠层钝化膜13的效果叠加，进一步增强钝化效果。

本申请实施例还提供了一种TOPCon电池的制备方法，该方法可以包括：

在衬底的一侧表面制备叠层钝化膜层；叠层钝化膜包括沿背离衬底的方向依次设置的隧穿层、第一掺杂多晶硅层、扩散阻挡层和第二掺杂多晶硅层；衬底对应于叠层钝化膜层的一侧表面具有金属化区域与非金属化区域，扩散阻挡层与非金属化区域对应，用于阻挡第二掺杂多晶硅层中的掺杂元素扩散进第一掺杂多晶硅层，使第一掺杂多晶硅层在非金属化区域的掺杂浓度低于第一掺杂多晶硅层在金属化区域的掺杂浓度。

本实施例并不限定制备叠层钝化膜的具体方式，只要保证能够在衬底的表面形成叠层钝化膜即可，例如可以采用以下两种方式：

(1)在衬底的表面沉积隧穿层；在隧穿层的表面沉积第一本征非晶硅层；在第一本征非晶硅层与非金属化区域对应的表面制备扩散阻挡层；在第一本征非晶硅层与金属化区域对应的表面和扩散阻挡层的表面沉积第二本征非晶硅层；进行掺杂元素扩散，在金属化区域使掺杂元素依次扩散进第二本征非晶硅层和第一本征非晶硅层，在非金属化区域使掺杂元素依次扩散进第二本征非晶硅层、扩散阻挡层和第一本征非晶硅层，以使第二本征非晶硅层变为第二掺杂多晶硅层，第一本征非晶硅层变为第一掺杂多晶硅层。

进一步的，为了避免第一掺杂多晶硅层的掺杂浓度过低，本实施例中在隧穿层的表面沉积第一本征非晶硅层后，还可以对第一本征非晶硅层进行轻掺杂，调节第一掺杂多晶硅层的载流子传输性能。

(2)在衬底的表面沉积隧穿层；采用原位掺杂在隧穿层的表面沉积第一掺杂多晶硅层；在第一掺杂多晶硅层与非金属化区域对应的表面制备扩散阻挡层；在第一掺杂多晶硅层与金属化区域对应的表面和扩散阻挡层的表面沉积第二掺杂多晶硅层；对第一掺杂多晶硅层与第二掺杂多晶硅层进行退火。

需要说明的是，方式(1)中通过杂质扩散的方式制备第一掺杂多晶硅层和第二掺杂多晶硅层；方式(2)中通过原位掺杂后并退火的方式制备第一掺杂多晶硅层和第二掺杂多晶硅层。

需要说明的是，本实施例中叠层钝化膜可以设置于衬底的正面和/或背面，即可以是衬底的正面依次设置有叠层钝化膜和正面电极，和/或衬底的背面依次设置有叠层钝化膜和背面电极。当衬底的正面依次设置有叠层钝化膜和正面电极时，本实施例并不限定衬底背面的具体结构。当衬底的背面依次设置有叠层钝化膜和背面电极时，本实施例并不限定衬底正面的具体结构，例如可以是衬底的正面依次设置有掺杂层和正面电极。

当衬底的背面依次设置有叠层钝化膜和背面电极；衬底的正面依次设置有掺杂层和正面电极时，本实施例的制备方法可以包括：

在衬底的正面制备掺杂层；

掺杂层制备完成后，在衬底的背面制备叠层钝化膜层；叠层钝化膜包括沿背离衬底的方向依次设置的隧穿层、第一掺杂多晶硅层、扩散阻挡层和第二掺杂多晶硅层；衬底对应于叠层钝化膜层的一侧表面具有金属化区域与非金属化区域，扩散阻挡层与非金属化区域对应，用于阻挡第二掺杂多晶硅层中的掺杂元素扩散进第一掺杂多晶硅层，使第一掺杂多晶硅层在非金属化区域的掺杂浓度低于第一掺杂多晶硅层在金属化区域的掺杂浓度；

在叠层钝化膜背离衬底的表面印刷背面电极，在掺杂层背离衬底的表面印刷正面电极，制备得到TOPCon电池。

基于上述实施例，本申请制备得到的TOPCon电池采用双层的掺杂多晶硅层，在保证内层掺杂多晶硅层的厚度能够达到良好的钝化效果的同时，通过两层掺杂多晶硅层中间添加扩散阻挡层，扩散阻挡层与非金属化区域对应，对外层掺杂多晶硅层的掺杂元素起到阻挡作用，使内层的掺杂多晶硅层在金属化区域的掺杂浓度高在非金属化区域的掺杂浓度低，从而降低内层掺杂多晶硅层的整体掺杂浓度，进而降低俄歇复合速率；外层的掺杂多晶硅层的浓度比内层的掺杂多晶硅层的掺杂浓度高，内层的掺杂多晶硅层在金属化区域的掺杂浓度高，能够保证实现良好的欧姆接触。

请参考图4，图4为本申请实施例提供的一种TOPCon电池的制备方法的流程图，该方法可以包括：

S101：在衬底的正面制备掺杂层。

本实施例并不限定制备掺杂层的具体方式，可以根据掺杂层的具体种类确定制备掺杂层的具体方式，例如当掺杂层是P型掺杂层时，可以是对衬底进行硼扩散，在衬底的正面制备掺杂层。需要说明的是，在扩散过程中可能会在衬底的双面形成BSG(BoroSilicateGlass，硼硅玻璃)层。进一步的，本实施例中在步骤S101后还可以去除衬底背面的BSG层。本实施例并不限定去除BSG层的具体方式，只要保证能够去除BSG层即可，例如可以是采用链式清洗方式去除衬底正面和背面的BSG层。

进一步的，为了提高衬底的陷光作用，本实施例在步骤S101前还可以对衬底进行双面碱制绒，得到具有金字塔绒面结构的衬底。需要说明的是，对衬底进行双面碱制绒后，在衬底的正面掺杂层制备完成后需要对衬底的背面进行抛光，以得到具有相对平整的背面。

S102：掺杂层制备完成后，在衬底的背面沉积隧穿层。

本实施例并不限定沉积隧穿层的具体方式，可以根据隧穿层的具体种类确定沉积隧穿层的具体方式，例如当隧穿层是隧穿氧化硅层时，可以是向CVD沉积腔体中通入氧气或包含氧气的载气(包括或不限于氮气或者氩气、氦气等惰性气体)，通过氧气与晶体硅背面上的硅原子发生热氧化反应得到隧穿氧化硅层。

S103：在隧穿层的表面沉积第一本征非晶硅层。

本实施例并不限定沉积第一本征非晶硅层的具体方式，例如可以是向CVD沉积腔体中通入硅源气体和或者载气携硅源气体的混合气，通过硅源气体在高温条件下在隧穿层的表面原位沉积得到第一本征非晶硅层。

S104：在第一本征非晶硅层与非金属化区域对应的表面制备扩散阻挡层。

本实施例并不限定制备扩散阻挡层的具体方式，例如可以是向CVD沉积腔体中通入氧气或包含氧气的载气，氧气与第一本征非晶硅发生氧化反应得到扩散阻挡层。

需要说明的是，氧气直接接触到第一本征非晶硅层中的硅原子氧化反应制备得到氧化硅Si

针对金属化区域与非金属化区域对于掺杂元素的浓度有着不同的需求，如果在形成扩散阻挡层时就开始进行图形化分布，非金属化区域有扩散阻挡层进行阻挡，非金属化区域无扩散阻挡层进行阻挡，即可以决定非金属化区域与金属化区域有着不同的掺杂浓度。在CVD沉积得到扩散阻挡层后，再增加对扩散阻挡层的图形化处理，以在第一本征非晶硅层与非金属化区域对应的表面制备扩散阻挡层，其图形化处理步骤为：

在衬底的背面形成扩散阻挡层；形成扩散阻挡层后，在衬底的背面形成与非金属化区域对应的图案化掩膜；形成图案化掩膜后，将衬底置于酸溶液或碱溶液中，通过腐蚀去除未被图案化掩膜覆盖区域的扩散阻挡层；去除扩散阻挡层后，清洗去除图案化掩膜。本实施例并不限定形成图案化掩膜的具体方式，例如可以通过丝网印刷、激光转印或光刻，在衬底的背面形成与非金属化区域对应的图案化掩膜。当采用丝网印刷方式时，本实施例可以通过印刷耐HF(氢氟酸)腐蚀的浆料或采用耐酸碱的蜡，在衬底的背面形成与非金属化区域对应的图案化掩膜。

S105：在第一本征非晶硅层与金属化区域对应的表面和扩散阻挡层的表面沉积第二本征非晶硅层。

本实施例并不限定沉积第二本征非晶硅层的具体方式，例如可以是向CVD沉积腔体中通入硅源气体和或者载气携硅源气体的混合气，通过硅源气体在高温条件下在第一本征非晶硅层与金属化区域对应的表面和扩散阻挡层的表面原位沉积得到第二本征非晶硅层。

S106：进行掺杂元素扩散，在金属化区域使掺杂元素依次扩散进第二本征非晶硅层和第一本征非晶硅层，在非金属化区域使掺杂元素依次扩散进第二本征非晶硅层、扩散阻挡层和第一本征非晶硅层，以使第二本征非晶硅层变为第二掺杂多晶硅层，第一本征非晶硅层变为第一掺杂多晶硅层。

本实施例并不限定进行掺杂元素扩散的具体方式，只要保证能使掺杂元素向衬底方向扩散，依次扩散进第二本征非晶硅层、扩散阻挡层和第一本征非晶硅层即可，例如可以是在CVD沉积腔体中通入掺杂元素气源和氧气。

需要说明的是，在扩散过程中可能会在衬底1的正面边缘形成绕镀PSG(PhosphoSilicate Glass，磷硅玻璃)层。进一步的，本实施例中在步骤S106后还可以去除衬底正面绕镀的PSG层。

进一步的，为了增强钝化效果，本实施例在步骤S106后还可以在衬底1的正面沉积正面钝化层；在衬底1背面印刷背面钝化层。

S107：在叠层钝化膜背离衬底的表面印刷背面电极，在掺杂层背离衬底的表面印刷正面电极，制备得到TOPCon电池。

需要说明的是，通常通过印刷金属化浆料形成正面电极或背面电极。

基于上述实施例，本申请制备得到的TOPCon电池采用双层的掺杂多晶硅层，在保证内层掺杂多晶硅层的厚度能够达到良好的钝化效果的同时，通过两层掺杂多晶硅层中间添加扩散阻挡层，扩散阻挡层与非金属化区域对应，对外层掺杂多晶硅层的掺杂元素起到阻挡作用，使内层的掺杂多晶硅层在金属化区域的掺杂浓度高在非金属化区域的掺杂浓度低，从而降低内层掺杂多晶硅层的整体掺杂浓度，进而降低俄歇复合速率；外层的掺杂多晶硅层的浓度比内层的掺杂多晶硅层的掺杂浓度高，内层的掺杂多晶硅层在金属化区域的掺杂浓度高，能够保证实现良好的欧姆接触。

下面结合具体的实例说明上述TOPCon电池的制备过程，请参考图5至图14，本实施例中衬底1采用的是N型晶体硅衬底1，该过程具体如下：

步骤一、制备具有抛光表面的单面晶体硅衬底1；

1、请参考图5，对晶体硅衬底1进行双面碱制绒，得到具有金字塔绒面结构的晶体硅衬底1，其中，晶体硅衬底1的迎光面对应为第一表面1a，与第一表面1a对应的是背光面所在的第二表面1b；

2、请参考图6和图7，对具有金字塔绒面结构的晶体硅衬底1进行硼扩散制备PN结，在晶体硅衬底1的第一表面1a形成P型掺杂层11a(用于形成PN结)和BSG层11a′；同理，在晶体硅衬底1的第二表面1b也形成P型掺杂层和BSG层；

3、请参考图8，采用链式清洗方式去除晶体硅衬底1的第二表面1b上的BSG层；

4、请参考图9，采用链式清洗方式对晶体硅衬底1的第二表面1b进行抛光处理，得到具有相对平整的第二表面1b；

步骤二、在晶体硅衬底1的第二表面1b制备叠层钝化膜13；

将硅片放入CVD沉积腔体中沉积制备叠层钝化膜13；

在第一阶段，向CVD沉积腔体中通入氧气或包含氧气的载气(包括或不限于氮气或者氩气、氦气等惰性气体)，通过氧气与晶体硅衬底1背面上的硅原子发生热氧化反应得到隧穿氧化硅层131；

在第二阶段，向CVD沉积腔体中通入硅源气体和或者载气携硅源气体的混合气，通过硅源气体在高温条件下在隧穿氧化硅层131的表面原位沉积得到第一本征非晶硅层132；其中，第一本征非晶硅层132具有20nm-40nm(包括两端的值)的第一厚度W1，厚底最低为20nm的掺杂多晶硅层叠加1.5nm左右的隧穿氧化硅层131即可满足对N型晶体硅衬底1表面较佳的钝化水平；

在第三阶段，向CVD沉积腔体中通入氧气或包含氧气的载气，氧气直接接触到第一本征非晶硅层132中的硅原子，并与其发生氧化反应，制备得到由氧化硅层组成的扩散阻挡层133；其中，氧气直接接触到第一本征非晶硅层132中的硅原子氧化反应制备得到氧化硅Si

针对金属化区域与非金属化区域对于掺杂元素的浓度有着不同的需求，如果在形成扩散阻挡层133时就开始进行图形化分布，非金属化区域有扩散阻挡层133进行阻挡，非金属化区域无扩散阻挡层133进行阻挡，即可以决定非金属化区域与金属化区域有着不同的掺杂浓度。在CVD沉积得到扩散阻挡层133后，再增加对扩散阻挡层133的图形化处理，以在第一本征非晶硅层132与非金属化区域对应的表面制备扩散阻挡层133，其图形化处理步骤为：

在晶体硅衬底1的背面形成扩散阻挡层133后，形成与非金属化区域图案相对应的图案化掩膜，图案化掩膜可以通过丝网印刷、激光转印、光刻等方式制备所得；

请参考图10所示，在一种实施例中，图案化掩膜可通过印刷耐HF腐蚀的浆料、糊剂(paste)或油墨(INK)或采用耐酸碱的蜡；将晶体硅片置入HF溶液中，其中，没有图案化掩膜保护的扩散阻挡层133会被HF去除，再依次清洗去除图案化掩膜，在晶体硅衬底1的背面制备具有选择性图案化的扩散阻挡层133；

在第四阶段，请参考图11，向CVD沉积腔体中通入硅源气体和载气携硅源气体的混合气，通过硅源气体在高温条件下在第一本征非晶硅层132与衬底1的背面的金属化区域对应的表面和扩散阻挡层133的表面原位沉积得到第二本征非晶硅层134；其中，第二本征含硅层134具有第二厚度20nm-200nm(包括两端的值)；

步骤三、在晶体硅衬底1的背面扩散掺杂元素；

请参考图12，在CVD沉积腔体中通入POCl

其中，由于在非金属化区域的扩散阻挡层133对磷原子的扩散阻挡作用，使得在进行磷原子扩散时在第一本征非晶硅层132中形成差异化的局域掺杂浓度，即第一掺杂多晶硅层132包括对应磷原子扩散浓度较高的第一高钝化含硅层1321，以及磷原子扩散浓度较低的第一低钝化含硅层1322；需要说明的是，磷原子在第一本征非晶硅中的扩散是向四周弥漫性的扩散，但由于扩散阻挡层133在水平方向上的长度远远大于扩散阻挡层133在纵向上的长度，在短时间的磷原子扩散过程中，可忽略磷原子在水平方向上的扩散，因此，磷原子在第一本征非晶硅层132中的扩散可物理近似视作磷原子仅在纵向上的扩散；

第二掺杂多晶硅层134具有第二磷原子掺杂浓度C1；扩散阻挡层133由于采用对磷原子扩散具有阻挡效应的氧化硅层，因此可有效阻挡磷原子的扩散，其中的磷原子掺杂浓度小于第二磷原子掺杂浓度C1；

第一掺杂多晶硅层132具有第一磷原子掺杂浓度C2，由于磷原子需要经过扩散阻挡层133扩散到第一掺杂多晶硅层132，因此第一磷原子掺杂浓度C2小于扩散阻挡层133中的磷原子掺杂浓度；

请参考图13，图中t1、t2、t3和t4厚度分别为90nm，95nm，120nm，125nm，X轴对应的厚度方向定义为：以第二掺杂多晶硅层134所在的表面为基准面，沿着朝向硅衬底1的方向延伸，具体地，厚度t1对应第二掺杂多晶硅层134的第二厚度W2，厚度t2对应扩散阻挡层133到第二掺杂多晶硅层134的基准面之间的厚度，厚度t3对应第一掺杂多晶硅层132到第二掺杂多晶硅层134的基准面之间的厚度，厚度t4对应隧穿氧化硅到第二掺杂多晶硅层134的基准面之间的厚度；

Y轴对应叠层钝化膜13层中各膜层中的磷原子掺杂浓度，具体地，第二掺杂多晶硅层134的第二磷原子掺杂浓度为C1，第一掺杂多晶硅层132的磷原子掺杂浓度为C2，晶体硅衬底1与隧穿氧化硅层131界面之间的磷原子掺杂浓度为C3(个原子/cm3)(其中C1、C2和C3浓度分别为5E20cm

其中，由于第一厚度W1和第二厚度W2均在纳米级，而且高温磷扩散速率相较于纳米级的本征非晶硅层，可以近似认为磷原子在第一厚度W1和第二厚度W2中的扩散浓度处处相等；

然而，由于扩散阻挡层133的存在会降低磷原子从第二本征非晶硅层134中向第一本征非晶硅层132中的扩散浓度，尤其是采用上述经高温退火处理后的第一本征非晶硅层132制备的氧化硅层；

第二掺杂多晶硅层134中的第二磷原子掺杂浓度C1为5E20cm

第一掺杂多晶硅层132中的第一磷原子掺杂浓度C2为1E19cm

步骤四、在晶体硅衬底1的正面和背面形成钝化膜，并制备电极得到如图1所示的太阳能电池结构。

请参考图14，在晶体硅衬底1的背面形成背面钝化膜，并在晶体硅衬底1的正面形成正面钝化膜；然后在晶体硅衬底1的正面和背面印刷金属化浆料，制备得到如图1所示的TOPCon电池。

本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，且各个实施例间为递进关系，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。