制绒设备的制作方法

1.本实用新型涉及光伏技术领域，特别是涉及一种制绒设备。


背景技术：

2.对单晶硅片制绒，并在绒面上设置纳米孔洞，可以进一步降低表面反射，增加入射光的利用率。
3.然而，现有技术中，制绒设备制得的金字塔绒面上设置纳米孔洞的硅片，会导致太阳电池的发电效率降低。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种制绒设备，旨在解决制绒设备制得的绒面上设置纳米孔洞的硅片，会导致太阳电池的发电效率降低的问题。
5.根据本实用新型的第一方面，提供了一种制绒设备，包括：
6.第一次酸洗槽，用于对碱制绒后的单晶硅片进行第一次酸洗；
7.金属离子辅助制绒槽，用于对第一次酸洗后的单晶硅片进行金属离子辅助制绒，以在金字塔绒面上形成纳米孔洞；
8.第一次脱金属槽，用于对金属离子辅助制绒后的单晶硅片进行第一次脱金属处理；
9.第二次酸洗槽，用于对第一次脱金属后的单晶硅片进行第二次酸洗；
10.修饰槽，用于对第二次酸洗后的单晶硅片进行修饰，以对所述纳米孔洞扩孔；
11.以及第二次脱金属槽，用于采用含有臭氧的水鼓泡的方式，对扩孔后的单晶硅片进行第二次脱金属。
12.本实用新型实施例中，金属离子辅助制绒槽中金属离子浓度较低，有效减少了金属离子在金字塔绒面表面的堆积现象，金属离子分布更加均匀，也有利于保证后续刻蚀的均匀性，同时，金属离子的含量没有过低，不会在单晶硅片表面产生波动，产生的纳米孔洞也不至过小。且上述含量的金属离子形成的纳米孔洞之间不会连成一体使孔洞过大，形成的纳米孔洞尺寸较小，能够有效降低单晶硅片表面的反射率。在金属离子辅助制绒后还采用修饰槽进行扩孔，使得得到的纳米孔洞大小较为合适，可以有效降低单晶硅片表面的反射率。同时，金属离子辅助制绒槽中金属离子的浓度较小，使得孔洞内的金属离子或金属杂质较少，孔洞内的金属离子或金属杂质易于去除。在第二次脱金属槽中，鼓泡会产生震动，通过物理方式，使得金属离子或金属杂质从孔洞内的单晶硅片表面松动，以去除金属离子或金属杂质；同时，含有臭氧的水与孔洞内的金属离子或金属杂质发生化学反应，使得金属离子或金属杂质和单晶硅片的表面的粘附或吸附受到影响，且上述物理震动也会对金属离子或金属杂质和单晶硅片之间吸附的影响，也催化了含有臭氧的水和金属离子或金属杂质发生化学反应，使得通过液相的含有臭氧的水，将孔洞内的金属离子或金属杂质排出，金属离子或金属杂质在孔洞内基本不会残留，进而金属离子或金属杂质引起的复合明显减少，
提升了发电效率。
13.可选的，所述第一次酸洗槽、所述金属离子辅助制绒槽、所述第一次脱金属槽、所述第二次酸洗槽、所述修饰槽、所述第二次脱金属槽依次设置。
14.可选的，所述金属离子辅助制绒槽的数量大于等于2，各个所述金属离子辅助制绒槽可同步工作。
15.可选的，各个所述金属离子辅助制绒槽并排设置。
16.可选的，所述第一次脱金属槽的数量大于等于2，各个所述第一次脱金属槽依次对金属离子辅助制绒后的同一单晶硅片进行第一次脱金属处理。
17.可选的，所述修饰槽的数量大于等于2，各个所述修饰槽可同步工作。
18.可选的，各个所述修饰槽并排设置。
19.可选的，所述制绒设备还包括碱制绒槽、第三次酸洗槽、烘干槽和漂洗槽，所述碱制绒槽用于在第一次酸洗前，对单晶硅片进行碱制绒，以形成金字塔绒面；所述第三次酸洗槽用于对第二次脱金属后的单晶硅片进行酸洗；所述烘干槽用于对第三次酸洗后的单晶硅片烘干处理；所述漂洗槽用于采用溢流或鼓泡的方式，用去离子水对各步处理之后的单晶硅片进行清洗；
20.在所述烘干槽的数量大于等于2的情况下，各个所述烘干槽可同步工作。
21.可选的，所述制绒设备还包括慢提拉槽，所述慢提拉槽用于在烘干处理之前，对第三次酸洗后的单晶硅片预脱水。
22.可选的，所述制绒设备还包括配液机构、排液机构、补液机构、移载机械臂；所述配液机构用于为各个槽配置对应的溶液；所述排液机构用于将各个槽中的废液排出；所述补液机构用于为各个槽补充溶液；所述移载机械臂用于将载有单晶硅片的花篮移动至对应的槽中。
23.可选的，所述金属离子辅助制绒槽、所述修饰槽内部均设置有热交换器；所述金属离子辅助制绒槽温度保持在30
‑
35℃；所述修饰槽温度保持在8
‑
40℃。
24.可选的，所述第一次酸洗槽、所述金属离子辅助制绒槽、所述第二次酸洗槽、所述修饰槽、所述第二次脱金属槽、所述第三次酸洗槽均为聚偏二氟乙烯槽或聚丙烯槽。
25.可选的，所述烘干槽为不锈钢槽，所述烘干槽的内胆设置有含氟涂层。
附图说明
26.为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对本实用新型实施方式的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实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1示出了本实用新型实施方式中的第一种制绒设备的结构示意图；
28.图2示出了本实用新型实施方式中的第二种制绒设备的结构示意图；
29.图3示出了本实用新型实施方式中的第三种制绒设备的结构示意图；
30.图4示出了本实用新型实施例提供的一种单晶硅片的局部放大照片；
31.图5示出了本实用新型实施例提供的一种单晶硅片的局部截面放大照片。
32.附图标记说明：
33.11
‑
碱制绒槽，12
‑
第一次酸洗槽，13
‑
金属离子辅助制绒槽，14
‑
第一次脱金属槽，15
‑
第二次酸洗槽，16
‑
扩孔槽，17
‑
第二次脱金属槽，18
‑
漂洗槽，19
‑
第三次酸洗槽，20
‑
烘干槽。21
‑
慢提拉槽。
具体实施方式
34.下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
35.本实用新型的发明人发现，现有技术中，制绒设备制得的绒面上设置纳米孔洞的硅片，会导致太阳电池的发电效率降低的主要原因在于：在金属离子辅助制绒后，一方面，纳米孔洞形貌差异较大，绒面结构并不很优化；另一方面，残留在单晶硅片表面的金属离子或金属杂质易于去除，但是现有的制绒设备对残留在孔洞内的金属离子或金属杂质基本没有去除或去除不够干净，残留在孔洞内的金属离子或金属杂质在发电过程中容易复合，进而使得发电效率降低。
36.在本实用新型实施方式中，参照图1所示，图1示出了本实用新型实施方式中的第一种制绒设备的结构示意图。该制绒设备包括：第一次酸洗槽12、金属离子辅助制绒槽13、第一次脱金属槽14、第二次酸洗槽15、扩孔槽16、第二次脱金属槽17。
37.第一次酸洗槽12用于对碱制绒后的单晶硅片进行第一次酸洗。第一次酸洗的目的主要在于：中和单晶硅片表面的碱制绒的溶液。第一次酸洗的溶液、时长等，本领域技术人员可以根据实际需要进行设定。
38.可选的，在第一次酸洗之前，需要对单晶硅片进行碱制绒。该步骤可以在现有的制绒机台上进行，利用现有设备完成碱制绒。或者，参照图2所示，图2示出了本实用新型实施方式中的第二种制绒设备的结构示意图。该制绒设备还可以包括碱制绒槽11，碱制绒槽11用于在第一次酸洗前，对单晶硅片进行碱制绒，以形成金字塔绒面。碱制绒槽11中碱制绒的溶液的具体成分、碱制绒时长等，不作具体限定设定。
39.可选的，碱制绒槽11中的溶液包括氢氧化钠(naoh)、添加剂以及去离子水，其中，naoh的质量浓度为1
‑
5％，制绒温度为80
‑
90℃，反应时长为5
‑
10min，得到的金字塔绒面的反射率为9
‑
15％，金字塔绒面的尺寸为1
‑
5μm。此处的添加剂可以为促进碱溶液制绒的催化剂等。本实用新型对此不作具体限定。如，此处的添加剂可以为异丙醇等。碱制绒槽11中可以具有热交换器，热交换器将碱制绒槽11中的温度控制在80
‑
90℃。
40.碱制绒的溶液的具体成分、碱制绒时长等，本实用新型并不局限于此，本领域技术人员根据实际需要进行设定。
41.需要说明的是，本实用新型中的质量浓度均是有效成分在配制得到的溶液中的质量比例。例如，上述碱制绒溶液即为配制得到的溶液，有效成分naoh在配制得到的溶液碱制绒溶液中的质量浓度为1
‑
5％。
42.需要说明的是，参照图3所示，图3示出了本实用新型实施方式中的第三种制绒设备的结构示意图。该制绒设备还可以包括漂洗槽18，单晶硅片在碱制绒槽11中碱制绒之后，进入第一次酸洗槽12之前，还可以在漂洗槽18中采用溢流或鼓泡的方式，采用去离子水，对
单晶硅片进行至少一次清洗，尽可能清理掉从碱制绒槽11中带入的杂质。漂洗槽18具体可以采用四边溢流和鼓泡的方式，循环液从槽体四周溢流，槽体四周采取波浪状。溢流状态可设定为有花篮溢流、无花篮溢流、一直溢流、无溢流中的一种，溢流流量显示刻度可调，流量≥15l/min。
43.可选的，第一次酸洗槽12中，可以采用硝酸(hno3)溶液进行酸洗，第一次酸洗溶液中，hno3的质量浓度为1
‑
10％，酸洗温度为常温，酸洗时长为60
‑
240s。第一次酸洗中，硝酸溶液能够氧化硅片表面，以便于下一步在硅片表面形成均匀的纳米孔洞。
44.金属离子辅助制绒槽13，用于对第一次酸洗后的单晶硅片采用制绒溶液进行金属离子辅助制绒，以在金字塔绒面上形成纳米孔洞。制绒溶液中金属离子的含量为0.0001
‑
0.001mol/l。
45.当单晶硅片浸入含金属离子的制绒溶液中，金属离子从硅的价带得到电子同时注入空穴，从而转变为金属单质粒子，沉积在单晶硅片表面的金字塔绒面结构上，硅为了保持电荷守恒而被氧化，氧化后的硅被制绒溶液中的酸腐蚀，如氢氟酸(hf)，每个金属离子和与其接触的局部硅表面可看作一个微型电化学电池，金属单质粒子的电负性比硅强，因此不断地从硅中吸引电子(可看作阴极)。制绒溶液还包括氧化剂，如双氧水(h2o2)，可以增强氧化效果。通过金属向硅内不断注入空穴，使其被氧化，与金属粒子接触的硅片表面，不断地失去电子而被氧化，并继续被hf腐蚀(可看作阳极)。金属接触硅片表面的腐蚀速度快，而没有金属粒子接触的表面腐蚀速度非常缓慢，因此形成了表面不平整的结构，随着反应过程的进一步推进，形成了纳米孔洞结构。
46.制绒溶液中金属离子的含量为0.0001
‑
0.001mol/l，相对于现有技术中制绒溶液中的金属离子的含量远均大于0.001mol/l而言，本技术中金属离子含量较低，有效减少了金属离子在金字塔绒面表面的堆积现象，金属离子分布更加均匀，也有利于保证后续刻蚀的均匀性，同时，金属离子的含量没有过低，不会在单晶硅片表面产生波动，产生的纳米孔洞也不至过小。且上述含量的金属离子形成的纳米孔洞之间不会连成一体，形成的纳米孔洞尺寸较小，能够有效降低单晶硅片表面的反射率。同时，金属离子制绒过程中，金属离子的浓度较小，使得孔洞内的金属离子或金属杂质较少，孔洞内的金属离子或金属杂质易于去除。
47.需要说明的是，单晶硅片在第一次酸洗后和金属离子辅助制绒之前，漂洗槽18还可以采用溢流或鼓泡的方式，采用去离子水，对单晶硅片进行至少一次清洗，尽可能清理第一次酸洗槽12中带入的杂质。
48.可选的，金属离子选自银离子、铜离子、镍离子、铂离子、钯离子或金离子中的至少一种，金属离子种类较多。
49.可选的，金属离子辅助制绒槽13中，制绒溶液除了金属离子，还包括氢氟酸(hf)、双氧水(h2o2)。其中，制绒溶液中，hf的质量浓度为5
‑
15％，h2o2的质量浓度为0.2
‑
2％，制绒温度为30
‑
35℃，反应时长为90
‑
480s。可选的，金属离子辅助制绒槽中制得的纳米孔洞的直径为30
‑
120nm、深度为20
‑
100nm。金属离子的含量相对较低，进而制得的纳米孔洞的尺寸也较小，能够有效降低单晶硅片表面的反射率。金属离子辅助制绒槽13内部可以具有热交换器，热交换器将金属离子辅助制绒槽13中的温度控制在30
‑
35℃。
50.本实用新型对辅助制绒槽13中的制绒溶液的具体成分并不局限于此，可以根据实
际情况的不同进行调整。
51.可选的，参照图3所示，金属离子辅助制绒槽13的数量大于等于2，各个金属离子辅助制绒槽13可同步工作，各个金属离子辅助制绒槽13的尺寸相同，各个金属离子辅助制绒槽13中的制绒溶液相同，各个金属离子辅助制绒槽13的温度、制绒时长等都对应一致，从各个金属离子辅助制绒槽13中能够制得相同尺寸的纳米孔洞。进而，各个金属离子辅助制绒槽13中可以同时处理相同时间或不同时间传送到的单晶硅片，各个金属离子辅助制绒槽13之间互不影响，避免在耗时多的工位的无效等待，可以实现工艺流程的并行、连续化进行，提高了生产效率。
52.可选的，参照图3所示，各个金属离子辅助制绒槽13并排设置，进而可以在有限的空间内实现更多的槽体布置，节省制绒设备占地面积。
53.第一次脱金属槽14，用于对金属离子辅助制绒后的单晶硅片进行第一次脱金属处理。第一次脱金属处理的主要作用在于，去除单晶硅片除纳米孔洞之外的金属离子或金属杂质残留。
54.需要说明的是，第一次脱金属槽14还可以清理掉对发电效率具有影响的有机杂质等。
55.需要说明的是，在金属离子辅助制绒和第一次脱金属之间还可以在漂洗槽18中采用溢流或鼓泡的方式，采用去离子水，对单晶硅片进行至少一次清洗，尽可能清理掉金属离子辅助制绒槽13中带入的杂质。
56.可选的，第一次脱金属槽14中的溶液包括氢氧化铵(nh4oh)、双氧水以及去离子水，其中，在第一次脱金属处理的溶液中，nh4oh的质量浓度为1
‑
5％，h2o2的质量浓度为1
‑
5％，脱金属温度为常温，反应时长为90
‑
450s。
57.可选的，参照图3所示，第一次脱金属槽14的数量大于等于2，各个第一次脱金属槽14依次对金属离子辅助制绒后的同一单晶硅片进行第一次脱金属处理，即各个第一次脱金属槽14协同工作，每一个单晶硅片依次在各个第一次脱金属槽14中进行第一次脱金属，可以进一步提高金属去除的清洁程度。各个第一次脱金属槽14的尺寸可以相同或不同，各个第一次脱金属槽14中的制绒溶液完全相同或对应浓度有差别，各个第一次脱金属槽14的温度、脱金属时长等可以对应一致或有所不同，本技术均不作具体限定。
58.例如，图3所示的3个第一次脱金属槽14的尺寸、溶液、温度、脱金属时长等都对应相同，由移栽机械臂将花篮依次送入每1个第一次脱金属槽14内，每个第一次脱金属槽14中反应时间均为2.5min，温度为室温，从三个第一次脱金属14依次进行脱金属后，金属离子或金属杂质明显减少。
59.可选的，参照图3所示，各个第一次脱金属槽14顺序设置，便于操作。
60.第二次酸洗槽15，用于对第一次脱金属后的单晶硅片进行第二次酸洗。第二次酸洗是将单晶硅片表面的第一次脱金属的溶液进行清理。需要说明的是，第一次脱金属和第二次酸洗之间还可以用漂洗槽18采用溢流或鼓泡的方式，采用去离子水，对单晶硅片进行至少一次清洗，尽可能清理掉第一次脱金属14中带入的杂质。
61.可选的，第二次酸洗槽15中，采用氢氟酸和盐酸的混合溶液进行酸洗，其中，在第二次酸洗溶液中，hf和hcl的质量浓度均为2
‑
8％，酸洗温度为常温，酸洗时长为60
‑
240s。
62.修饰槽16采用修饰液，对第二次酸洗后的单晶硅片进行修饰，以对纳米孔洞扩孔。
修饰液的作用主要在于，将金属离子辅助制绒中形成的纳米孔洞进行形状修饰和扩大，修饰液可以分为碱性修饰液和酸性修饰液。例如，本实用新型实施例可以采用酸性修饰液，对纳米孔洞修饰、扩孔。对修饰液的具体成分不作具体限定。
63.在金属离子辅助制绒后还进行扩孔，使得得到的纳米孔洞大小较为合适，可以有效降低单晶硅片表面的反射率。
64.需要说明的是，第二次酸洗和修饰之间还可以包括漂洗槽18采用溢流或鼓泡的方式，采用去离子水，对单晶硅片进行至少一次清洗，尽可能清理掉第二次酸洗槽15中带入的杂质。
65.可选的，修饰液为双氧水、氢氟酸、氟化铵(nh4f)的混合溶液。其中，在该修饰液中，h2o2的质量浓度为2
‑
10％，hf的质量浓度为0.3
‑
2％，nh4f的质量浓度为1.5
‑
10％。上述修饰液中氟化铵作为缓冲剂，使得修饰液在各个反应位置均保持稳定且可控制的蚀刻速率，使得修饰、扩孔反应不会太剧烈，孔洞不会扩的太大，而且，使得扩孔后纳米孔洞的大小都比较均匀。扩孔后纳米孔洞的大小都比较均匀，可以使得单晶硅片在各个视角角度范围内均无色差，各个视角角度范围内均具有一致的视觉效果，更加美观。例如，参照图4所示，图4示出了本实用新型实施例提供的一种单晶硅片的局部放大照片。此照片是实物放大3万倍的图片，从照片中可以看到，位于金字塔绒面上的纳米孔洞大小基本一致，分步较为均匀。本实用新型中通过修饰、扩孔等步骤，形成的纳米孔洞的截面为方形，而现有技术中形成的纳米孔洞的截面为弧形，相对于现有技术中纳米孔洞的截面为弧形而言，本实用新型中截面为方形，方形的纳米孔洞对光的反射较弱，能够提升光的吸收量。例如，参照图5所示，图5示出了本实用新型实施例提供的一种单晶硅片的局部截面放大照片。此照片是实物大致放大10万倍的图片，从照片中可以看到，位于金字塔绒面上的纳米孔洞的截面呈现方形，更具体的呈现为矩形。
66.修饰还可以使得后续槽中含有臭氧的水，容易以鼓泡的形式进入纳米孔洞中。
67.可选的，修饰温度8
‑
40℃，修饰时长为90
‑
480s；修饰后的纳米孔洞的直径为40
‑
130nm，深度为30
‑
120nm，修饰后的纳米孔洞的尺寸较为合适，能带带隙较宽，扩大了对红外光的吸收，且增加了陷光效果并降低了短波反射率。修饰槽16内部均设置有热交换器，热交换器使得修饰槽温度保持在8
‑
40℃。
68.可选的，参照图2所示，修饰槽16的数量大于等于2，各个修饰槽16可同步工作，各个修饰槽16的尺寸相同，各个修饰槽16中的修饰液相同，各个修饰槽16的温度、修饰时长等都对应一致，各个修饰槽16起到相同的扩孔作用。进而，各个修饰槽16中可以同时处理相同时间或不同时间传送到的单晶硅片，各个修饰槽16之间互不影响，避免在耗时多的工位的无效等待，可以实现工艺流程的并行、连续化进行，提高了生产效率。
69.可选的，参照图2所示，各个修饰槽16并排设置，进而可以在有限的空间内实现更多的槽体布置，节省制绒设备占地面积。
70.第二次脱金属槽17采用含有臭氧的水鼓泡的方式，对扩孔后的单晶硅片进行第二次脱金属。现有技术中的制绒设备，通常只有上述第一次脱金属槽14中的第一次脱金属，而第一次脱金属槽14通常主要是将单晶硅片中，孔洞之外的金属离子或金属杂质清理干净。第二次脱金属槽17中的第二次脱金属槽，主要是对扩孔后的纳米孔洞内的金属离子和金属杂质进行清理。
71.在第二次脱金属槽17中，鼓泡会产生震动，通过物理方式，使得金属离子或金属杂质从单晶硅片孔洞内的表面松动，孔洞内的金属离子或金属杂质与单晶硅片表面产生间隙，以去除金属离子或金属杂质；同时，含有臭氧的水与孔洞内的金属离子或金属杂质发生化学反应，如孔洞内的金属离子或金属杂质被含有臭氧的水离子化和氧化，将臭氧分解为氧，使得金属离子或金属杂质和单晶硅片的表面的粘附或吸附受到影响，金属离子或金属杂质溶解在含有臭氧的水中，且上述物理震动也会对金属离子或金属杂质和单晶硅片之间吸附的影响，如，促进臭氧在水中溶解，也催化了含有臭氧的水和金属离子或金属杂质发生化学反应，同时，鼓泡以及反应生成的氧形成气泡，也会将金属离子或金属杂质从纳米孔洞中挤出，使得通过液相的含有臭氧的水，将孔洞内的金属离子或金属杂质排出，金属离子或金属杂质在孔洞内基本不会残留，进而金属离子或金属杂质引起的复合明显减少，提升了发电效率。同时，金属离子辅助制绒槽13中，金属离子的浓度较小，使得孔洞内的金属离子或金属杂质较少，孔洞内的金属离子或金属杂质也易于去除。本技术还弥补了目前缺少单晶硅片的湿法止制绒设备的技术问题。
72.需要说明的是，修饰扩孔和第二次脱金属之间还可以用漂洗槽18采用溢流或鼓泡的方式，采用去离子水，对单晶硅片进行至少一次清洗，尽可能清理掉修饰槽16中带入的杂质。
73.可选的，第二次脱金属槽17中，对含有臭氧的水通过氮气鼓泡；和/或，对含有臭氧的水超声波鼓泡，以促进臭氧在水中溶解，并使得金属离子或金属杂质从孔洞内的单晶硅片表面松动，孔洞内的金属离子或金属杂质与单晶硅片表面产生间隙，以去除金属离子。同时，氮气鼓泡还可以抑制臭氧在纯水中的自分解，防止臭氧水的氧化力的退化，促进金属的除去效果。
74.可选的，第二次脱金属槽17中，还可以在含有臭氧的水中加入双氧水，以增加氧化力，促进孔洞内的金属离子或金属杂质被离子化和氧化，进一步清理孔洞内的金属离子或金属杂质。
75.可选的，参照图1所示，碱制绒槽11、第一次酸洗槽12、金属离子辅助制绒槽13、第一次脱金属槽14、第二次酸洗槽15、修饰槽16、第二次脱金属槽17依次设置，便于操作，可以提升生产效率。
76.可选的，参照图2所示，该制绒设备还可以包括第三次酸洗槽19和烘干槽20，第三次酸洗槽19对第二次脱金属后的单晶硅片进行酸洗。第三次酸洗槽19采用氢氟酸和盐酸的混合溶液对单晶硅片进行第三次酸洗，其中，在第三次酸洗溶液中，hf和hcl的质量浓度均为2
‑
8％，酸洗温度为常温，酸洗时长为60
‑
240s。第三次酸洗过程中，清洗掉单晶硅片表面的杂质等。本技术中，通过多次酸洗，可以进一步彻底去除了附着在纳米孔洞内和单晶硅片表面的金属离子或金属杂质和有机物，避免了后续对电池性能的不利影响。
77.可选的，烘干槽20用于对第三次酸洗后的单晶硅片烘干处理。烘干温度可以为室温
‑
90℃左右，烘干槽20内循环，可以通过热风烘干，气体介质可以为热氮气、热的惰性气体或洁净空气等。烘干槽20内设置有加热器或加热棒以控制烘干温度。
78.在烘干槽20的数量大于等于2的情况下，各个烘干槽20可同步工作，各个烘干槽20的尺寸相同，各个烘干槽20中的烘干介质相同，各个烘干槽20的温度、烘干时长等都对应一致，各个烘干槽20起到相同的烘干作用。进而，各个烘干槽20中可以同时处理相同时间或不
同时间传送到的单晶硅片，各个烘干槽20之间互不影响，避免在耗时多的工位的无效等待，可以实现工艺流程的并行、连续化进行，提高了生产效率。
79.可选的，参照图3所示，各个烘干槽20并排设置，进而可以在有限的空间内实现更多的槽体布置，节省制绒设备占地面积。
80.可选的，参照图3所示，该制绒设备还包括慢提拉槽21，慢提拉槽21用于在第三次酸洗之后，烘干之前对第三次酸洗后的单晶硅片预脱水。如，采用温度控制在50
‑
70℃左右热的去离子水，进行预脱水，以减少烘干所需的时间。
81.可选的，制绒设备还包括配液机构、排液机构、补液机构、移载机械臂。配液机构、排液机构、补液机构、移载机械臂在图示中均未示出。配液机构用于为各个槽配置对应的溶液。排液机构用于将各个槽中的废液排出。补液机构用于为各个槽补充溶液。移载机械臂用于将载有单晶硅片的花篮移动至对应的槽中，进而实现了自动配液、自动排液、自动补液、自动移动功能。补液机构的管路可以采用聚偏二氟乙烯(pvdf)材质，配液机构、排液机构的管路均可以采用聚丙烯(pp)材质。补液机构通过磁致伸缩液位计方式补液，磁致伸缩液位控制精度＜1％，补液速率达到6l/min，单个槽换液时长(包括排液、洗槽、配液、升温)合计＜45min，其中，排液速率为20秒定排10l。
82.移栽机械臂可以通过伺服驱动器控制，定位精度
±
1mm，能实现上下、左右方向的移动，移栽机械臂使花篮按工艺流程顺序移动，移栽机械臂上下移动设有上下极限限位传感器，机械臂之间设有行程和光电保护，防止碰撞。移栽机械臂还具有压篮、掉篮监控功能。移栽机械臂一次可提取多个装载有硅片的花篮，提高生产能力。
83.可选的，第一次酸洗槽12、金属离子辅助制绒槽13、第二次酸洗槽15、修饰槽16、第二次脱金属槽17、第三次酸洗槽19均为聚偏二氟乙烯槽或聚丙烯槽，具有良好的防腐蚀作用，提升了制绒设备的寿命。
84.可选的，烘干槽20为不锈钢槽，烘干槽20的内胆设置有含氟涂层，能够耐高温，且防腐蚀。如，烘干槽20的内胆设置有乙烯四氟乙烯共聚物(etfe)或乙烯三氟氯乙烯共聚物(ectfe)涂层，涂层厚度在0.2mm
‑
2mm可调。
85.可选的，第一次酸洗槽12、第二次酸洗槽15、第三次酸洗槽19、第二次脱金属槽17均采用循环和鼓泡的方式。如，每个花篮下面都设有鼓泡，并且使用n2鼓泡，带流量计，鼓泡状态可设定为有花篮鼓泡、无花篮鼓泡、一直鼓泡、无鼓泡中的一种，鼓泡大小有刻度可调。
86.可选的，所有槽体内部设有刻度标记显示，槽体底部为斜坡设计，排液时可以全部排掉，槽体内部还设有防漏液报警。
87.可选的，各个槽体的盖板采用全透明盖板，方便实时观察设备运行情况，槽体盖板也可以采用碳纤维材料，具备耐酸碱，强度高，有弹性，重量轻的特点。
88.工作时，由人工或自动化把装有单晶硅片的片盒放到上料台，由移栽机械臂将花篮送入碱制绒槽11、第一次酸洗槽12、金属离子辅助制绒槽13、第一次脱金属槽14、第二次酸洗槽15、修饰槽16、第二次脱金属槽17。
89.需要说明的是，本制绒设备中，为了提升效率，碱制绒槽11、第一次脱金属槽14、第二次脱金属槽17同样可以对应设置相同的多个槽。为了提升脱金属的清洁程度，上述第一次酸洗槽12、第二次酸洗槽15、第二次脱金属槽17也可以设置多个，单晶硅片依次通过对应的槽。
90.本技术采用碱制绒槽、漂洗槽、第一次酸洗槽、金属离子辅助制绒槽、第一次脱金属槽、第二次酸洗槽、修饰槽、第二次脱金属槽、烘干槽等组合成单晶硅片的制绒设备，并根据每个工序的处理时间要求，合理进行串并联连接，在有限的空间内实现更多的槽体布置，节省设备占地面积。另外，通过将耗时较多的工序段设置成并排的两个或三个槽体，实现了工艺流程的并行、连续化进行，提高了生产效率。
91.本技术的制绒设备由于采用了至少两步酸洗、两次脱金属，彻底去除了附着在生成的纳米孔洞内和单晶硅片表面的金属离子、金属杂质和有机物，避免了后续对电池性能的不利影响，洗净效果更佳，制得的电池性能更优。
92.实施例1
93.如，针对图3所示的制绒设备，实施例1的制绒过程大致如下：
94.在碱制绒槽11中对单晶硅片进行碱制绒，以形成金字塔绒面。碱制绒槽11中碱制绒的溶液为naoh、添加剂异丙醇以及去离子水的混合溶液，其中，在碱制绒溶液中，naoh的质量浓度为2.5％，温度控制为82℃，反应时间为8min。经检测，形成反射率为10％的金字塔绒面，且金字塔高度的平均尺寸为3μm。
95.然后将碱制绒后的单晶硅片通过移栽机械臂送入漂洗槽18，时间2min，漂洗槽18溶液为去离子水。然后将漂洗完后的单晶硅片通过移栽机械臂送入第一次酸洗槽12中，反应时间2.5min，温度为室温，第一次酸洗槽12中在第一次酸洗溶液中，hno3的质量浓度为5％，温度控制为常温，酸洗时间为200s，辅助以循环和鼓泡，药液从下槽底部经变频循环泵、双侧出液管和多孔匀流板进入上层反应槽，再由上槽两侧/四周溢流回下槽，确保药液浓度均匀，槽体具备流量控制，且流量大小＞80l/min。
96.将第一次酸洗后的单晶硅片，通过移栽机械臂送入漂洗槽18，时间2min，漂洗槽18溶液为去离子水，辅助以溢流和鼓泡，提高洗净效率和效果。将漂洗后的单晶硅片，通过机械臂送入上方的金属离子辅助制绒槽13中，上方金属离子辅助制绒槽13和下方的金属离子辅助制绒槽13中制绒溶液相同，槽的尺寸、反应条件等对应相同。金属离子辅助制绒槽13中制绒溶液为hf、h2o2、含金属离子的混合溶液，其中，在制绒溶液中，hf的质量浓度为12％，h2o2的质量浓度为1.5％，银离子浓度为0.0008mol/l，温度控制为33℃，反应时间为300s。反应过程中另一组经过第一次酸洗和漂洗的硅片通过机械臂送入下方金属离子辅助制绒槽13中，时间300s，下方的金属离子辅助制绒槽13设定和反应时间均与上方的金属离子辅助制绒槽13中相同。将经过上方的金属离子辅助制绒槽13处理后的单晶硅片通过移栽机械臂送入漂洗槽18，时间2min。将漂洗后的单晶硅片通过机械臂依次送入3个第一次脱金属槽14中，每个第一次脱金属槽14中反应时间2.5min。3个第一次脱金属槽14的尺寸。内部溶液，反应条件等都对应相同。第一次脱金属槽14中溶液为nh4oh、h2o2以及去离子水的混合溶液，其中，在第一次脱金属处理的溶液中，nh4oh的质量浓度为3％，h2o2的质量浓度为2％，温度控制为常温。
97.将第一次脱金属后的单晶片，通过移栽机械臂送入漂洗槽18中，时间2min，将漂洗后的单晶硅片通过移栽机械臂送入第二次酸洗槽15中，时间200，第二次酸洗槽15中溶液为氢氟酸、盐酸，在第二次酸洗溶液中，hf和hcl的质量浓度均在5％，温度控制为常温。将第二次酸洗后的单晶硅片通过移栽机械臂送入漂洗槽18，时间2min。将漂洗后的单晶硅片，通过移栽机械臂送入上方的修饰槽16，时间300s，上方的修饰槽16与下方的修饰槽的尺寸、溶
液、反应条件等对应相同。修饰槽16中修饰液为h2o2、hf、nh4f，其中，在修饰液中，h2o2的质量浓度在2.5％，hf的质量浓度为0.3％，nh4f的质量浓度在1.5％，温度控制为35℃。修饰液对形成的纳米孔洞进行扩孔，nh4f作为缓冲剂，使修饰液在各处保持稳定可控的蚀刻率，反应时间为300s。同理在等待期间将随后送达的漂洗后的另一组单晶硅片送入下方的修饰槽16，时间300s。
98.将修饰扩孔后的单晶硅片通过移栽机械臂送入漂洗槽18，时间2min。将漂洗后的单晶硅片通过移栽机械臂送入第二次脱金属槽17，时间2.5min，第二次脱金属槽17中溶液为含有臭氧的水，还可以包括hcl，辅助以循环和鼓泡处理，增强金属杂质和有机物的去除效果。将第二次脱金属后的单晶硅片通过移栽机械臂送入第三酸洗槽19，时间2.5min，第三酸洗槽19溶液为hf和hcl，在第三次酸洗溶液中，hf和hcl的质量浓度均在5％，温度控制为常温，反应时间为200s。
99.将第三次酸洗后的单晶硅片通过移栽机械臂送入漂洗槽18，时间2min。将漂洗后的单晶硅片通过移栽机械臂送入慢提拉槽21，时间2min，慢提拉槽21温度50℃
‑
70℃，将预脱水后的硅片通过移栽机械臂送入上方的烘干槽20，时间7.5min，等待期间后续传送过来的待烘干的硅片分别通过移栽机械臂送入中间的烘干槽20和下方的烘干槽20，上方的烘干槽20、中间的烘干槽20和下方的烘干槽20中的烘干介质、槽的尺寸对应相同，时间7.5min，烘干槽20温度约90℃，烘干介质为热氮气，烘干后通过自动传送系统进入下料台，完成制备过程。
100.实施例2
101.如，针对图3所示的制绒设备，实施例2的制绒过程大致如下：
102.在实施例2中，各个槽的设置顺序与实施例1对应相同。且在实施例2中，碱制绒槽11、漂洗槽18、第一次酸洗槽12中的溶液等，分别与实施例1中，碱制绒槽11、漂洗槽18、第一次酸洗槽12中的溶液等，对应相同，可以分别对应参照前述实施例1中，碱制绒槽11、漂洗槽18、第一次酸洗槽12的相应记载，为了避免重复，此处不再赘述。
103.在实施例2中，金属离子辅助制绒槽13中制绒溶液为hf、h2o2、含金属离子的混合溶液，其中，在制绒溶液中，hf的质量浓度为5％，h2o2的质量浓度为0.5％，银离子浓度为0.0008mol/l，温度控制为33℃，反应时间为300s。
104.在实施例2中，漂洗槽18、第一次脱金属槽14、第二次酸洗槽15中的溶液等，分别与实施例1中，漂洗槽18、第一次脱金属槽14、第二次酸洗槽15中的溶液等，对应相同，可以分别对应参照前述实施例1中，漂洗槽18、第一次脱金属槽14、第二次酸洗槽15的相应记载，为了避免重复，此处不再赘述。
105.在实施例2中，修饰槽16中修饰液为h2o2、hf、nh4f，其中，在修饰液中，h2o2的质量浓度在9％，hf的质量浓度为1.4％，nh4f的质量浓度在7％，温度控制为35℃。修饰液对形成的纳米孔洞进行扩孔，nh4f作为缓冲剂，使修饰液在各处保持稳定可控的蚀刻率，反应时间为300s。
106.在实施例2中，漂洗槽18、第二次脱金属槽17、第三酸洗槽19、慢提拉槽21、烘干槽20中的溶液等，分别与实施例1中，漂洗槽18、第二次脱金属槽17、第三酸洗槽19、慢提拉槽21、烘干槽20中的溶液等，对应相同，可以分别对应参照前述实施例1中，漂洗槽18、第二次脱金属槽17、第三酸洗槽19、慢提拉槽21、烘干槽20的相应记载，为了避免重复，此处不再赘
述。
107.实施例3
108.如，针对图3所示的制绒设备，实施例3的制绒过程大致如下：
109.在实施例3中，各个槽的设置顺序与实施例1对应相同。且在实施例3中，碱制绒槽11、漂洗槽18、第一次酸洗槽12中的溶液等，分别与实施例1中，碱制绒槽11、漂洗槽18、第一次酸洗槽12中的溶液等，对应相同，可以分别对应参照前述实施例1中，碱制绒槽11、漂洗槽18、第一次酸洗槽12的相应记载，为了避免重复，此处不再赘述。
110.在实施例3中，金属离子辅助制绒槽13中制绒溶液为hf、h2o2、含金属离子的混合溶液，其中，在制绒溶液中，hf的质量浓度为10％，h2o2的质量浓度为1.5％，银离子浓度为0.0008mol/l，温度控制为33℃，反应时间为300s。
111.在实施例3中，漂洗槽18、第一次脱金属槽14、第二次酸洗槽15中的溶液等，分别与实施例1中，漂洗槽18、第一次脱金属槽14、第二次酸洗槽15中的溶液等，对应相同，可以分别对应参照前述实施例1中，漂洗槽18、第一次脱金属槽14、第二次酸洗槽15的相应记载，为了避免重复，此处不再赘述。
112.在实施例3中，修饰槽16中修饰液为h2o2、hf、nh4f，其中，在修饰液中，h2o2的质量浓度在7％，hf的质量浓度为1％，nh4f的质量浓度在5％，温度控制为35℃。修饰液对形成的纳米孔洞进行扩孔，nh4f作为缓冲剂，使修饰液在各处保持稳定可控的蚀刻率，反应时间为300s。
113.在实施例3中，漂洗槽18、第二次脱金属槽17、第三酸洗槽19、慢提拉槽21、烘干槽20中的溶液等，分别与实施例1中，漂洗槽18、第二次脱金属槽17、第三酸洗槽19、慢提拉槽21、烘干槽20中的溶液等，对应相同，可以分别对应参照前述实施例1中，漂洗槽18、第二次脱金属槽17、第三酸洗槽19、慢提拉槽21、烘干槽20的相应记载，为了避免重复，此处不再赘述。
114.实施例4
115.如，针对图3所示的制绒设备，实施例4的制绒过程大致如下：
116.在实施例4中，各个槽的设置顺序与实施例1对应相同。且在实施例4中，碱制绒槽11、漂洗槽18、第一次酸洗槽12中的溶液等，分别与实施例1中，碱制绒槽11、漂洗槽18、第一次酸洗槽12中的溶液等，对应相同，可以分别对应参照前述实施例1中，碱制绒槽11、漂洗槽18、第一次酸洗槽12的相应记载，为了避免重复，此处不再赘述。
117.在实施例4中，金属离子辅助制绒槽13中制绒溶液为hf、h2o2、含金属离子的混合溶液，其中，在制绒溶液中，hf的质量浓度为10％，h2o2的质量浓度为1.5％，银离子浓度为0.0008mol/l，温度控制为33℃，反应时间为300s。
118.在实施例4中，漂洗槽18、第一次脱金属槽14、第二次酸洗槽15中的溶液等，分别与实施例1中，漂洗槽18、第一次脱金属槽14、第二次酸洗槽15中的溶液等，对应相同，可以分别对应参照前述实施例1中，漂洗槽18、第一次脱金属槽14、第二次酸洗槽15的相应记载，为了避免重复，此处不再赘述。
119.在实施例4中，修饰槽16中修饰液为h2o2、hf、nh4f，其中，在修饰液中，h2o2的质量浓度在2.5％，hf的质量浓度为0.3％，nh4f的质量浓度在1.5％，温度控制为35℃。修饰液对形成的纳米孔洞进行扩孔，nh4f作为缓冲剂，使修饰液在各处保持稳定可控的蚀刻率，反应时
间为300s。
120.在实施例4中，漂洗槽18、第二次脱金属槽17、第三酸洗槽19、慢提拉槽21、烘干槽20中的溶液等，分别与实施例1中，漂洗槽18、第二次脱金属槽17、第三酸洗槽19、慢提拉槽21、烘干槽20中的溶液等，对应相同，可以分别对应参照前述实施例1中，漂洗槽18、第二次脱金属槽17、第三酸洗槽19、慢提拉槽21、烘干槽20的相应记载，为了避免重复，此处不再赘述。
121.实施例5
122.如，针对图3所示的制绒设备，实施例5的制绒过程大致如下：
123.在实施例5中，各个槽的设置顺序与实施例1对应相同。且在实施例5中，碱制绒槽11、漂洗槽18、第一次酸洗槽12中的溶液等，分别与实施例1中，碱制绒槽11、漂洗槽18、第一次酸洗槽12中的溶液等，对应相同，可以分别对应参照前述实施例1中，碱制绒槽11、漂洗槽18、第一次酸洗槽12的相应记载，为了避免重复，此处不再赘述。
124.在实施例5中，金属离子辅助制绒槽13中制绒溶液为hf、h2o2、含金属离子的混合溶液，其中，在制绒溶液中，hf的质量浓度为12％，h2o2的质量浓度为1.5％，银离子浓度为0.0008mol/l，温度控制为33℃，反应时间为300s。
125.在实施例5中，漂洗槽18、第一次脱金属槽14、第二次酸洗槽15中的溶液等，分别与实施例1中，漂洗槽18、第一次脱金属槽14、第二次酸洗槽15中的溶液等，对应相同，可以分别对应参照前述实施例1中，漂洗槽18、第一次脱金属槽14、第二次酸洗槽15的相应记载，为了避免重复，此处不再赘述。
126.在实施例5中，修饰槽16中修饰液为h2o2、hf、nh4f，其中，在修饰液中，h2o2的质量浓度在5％，hf的质量浓度为0.6％，nh4f的质量浓度在3％，温度控制为35℃。修饰液对形成的纳米孔洞进行扩孔，nh4f作为缓冲剂，使修饰液在各处保持稳定可控的蚀刻率，反应时间为300s。
127.在实施例5中，漂洗槽18、第二次脱金属槽17、第三酸洗槽19、慢提拉槽21、烘干槽20中的溶液等，分别与实施例1中，漂洗槽18、第二次脱金属槽17、第三酸洗槽19、慢提拉槽21、烘干槽20中的溶液等，对应相同，可以分别对应参照前述实施例1中，漂洗槽18、第二次脱金属槽17、第三酸洗槽19、慢提拉槽21、烘干槽20的相应记载，为了避免重复，此处不再赘述。
128.对比例
129.制绒包括槽sb1
‑
sb10：
130.槽sb1，对单晶硅片进行碱制绒，碱制绒的溶液为naoh、添加剂异丙醇以及去离子水的混合溶液，其中，在碱制绒溶液中，naoh的质量浓度为2.5％，温度控制为82℃，反应时间为8min。经检测，形成反射率为10％的金字塔绒面，且金字塔高度的平均尺寸为3μm。
131.槽sb2，采用去离子水，对单晶硅片进行两次清洗，洗掉单晶硅片表面的碱制绒的溶液和有机杂质等。
132.槽sb3，采用hno3溶液进行第一次酸洗，在第一次酸洗溶液中，hno3的质量浓度为5％，温度控制为常温，酸洗时间为200s。
133.槽sb4，采用去离子水，对单晶硅片进行两次清洗，洗掉单晶硅片表面的hno3溶液和有机杂质等。
134.槽sb5，对第一次酸洗后的单晶硅片采用制绒溶液进行金属离子辅助制绒，在金字塔绒面制作纳米孔洞。制绒溶液为hf、h2o2、含金属离子的混合溶液，其中，在制绒溶液中，hf的质量浓度为12％，h2o2的质量浓度为1.5％，金属离子浓度为0.008mol/l，温度控制为33℃，反应时间为300s。
135.槽sb6，采用去离子水，对单晶硅片进行两次清洗，洗掉单晶硅片表面的制绒溶液和有机杂质等。
136.槽sb7，对金属离子辅助制绒后的单晶硅片进行第一次脱金属处理，第一次脱金属处理的溶液为nh4oh、h2o2以及去离子水的混合溶液，其中，在第一次脱金属处理的溶液中，nh4oh的质量浓度为3％，h2o2的质量浓度为2％，温度控制为常温，反应时间为200s。
137.槽sb8，采用去离子水，对单晶硅片进行两次清洗，洗掉单晶硅片表面的混合溶液和有机杂质等。
138.槽sb9，采用温度控制在50
‑
70℃左右热的去离子水，进行预脱水2min。
139.槽sb10，将单晶硅片烘干处理。
140.性能测试：
141.对实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5的单晶硅片采用byk mac i多角度测色仪进行测试。其中，byk mac i多角度测色仪的入射光在单晶硅片所在的水平面上的投影与单晶硅片边缘均成45
°
角的情况下进行测量，能够保证入射光能够入射在金字塔绒面的其中一个斜面上。
142.测试参数是d65/10
°
，d65表征标准光源，对每个实施例对应的单晶硅片均选取五个点测试单个点的l值，取每个实施例中的单晶硅片对应的五个点l值的平均值，作为该实施例的l值。测试结果如下：
143.在110
°
的情况下，实施例1对应的l值为15，实施例2对应的l值为68，实施例3对应的l值为39，实施例4对应的l值为18，实施例5对应的l值为23。在同一测试条件下，对对比例的单晶硅片进行测试，对比例的l值为85。其中，110
°
是byk mac i多角度测色仪的观测角度，l值是色度值。
144.测试结果说明了实施例中的硅片的色度值降低程度较大，实施例中的单晶硅片从各个角度均呈现均匀的黑色。
145.分别用实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5、对比例制成的单晶硅片，在相同的条件下制备结构相同的m6尺寸单晶perc太阳电池。测试条件为：光谱分布am1.5g，光照强度1000w/m2的太阳光模拟器，测量光电转换效率。所有测试均在大气环境(25℃、45rh％)下进行。
146.测试结果如下：
147.9000片实施例1所得到的太阳电池的平均光电转换效率为20.94％，9000片实施例2所得到的太阳电池的平均光电转换效率为20.81％，9000片实施例3所得到的太阳电池的平均光电转换效率为20.87％，9000片实施例4所得到的太阳电池的平均光电转换效率为20.91％，9000片实施例5所得到的太阳电池的平均光电转换效率为20.89％；9000片对比例所得到的太阳电池的平均光电转换效率为20.79％。本实用新型实施例中，绒面结构更为均匀，绒面结构对光反射的作用更少，对光的利用率更高，因此提升了短路电流；同时，对纳米孔洞内的金属离子或金属杂质清理的较为彻底，在纳米孔洞处复合较少，使得太阳电池的
平均光电转换效率提升。
148.从上可知，实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5对应的太阳电池光电转换效率大于对比例对应的太阳电池。
149.通过上述对比可以得出，实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5中对纳米孔洞内的金属离子进行了较为彻底的清理，使得金属离子引起的复合明显减少，同时，得到的纳米孔洞大小较为合适，可以有效降低单晶硅片表面的反射率，进而提升了发电效率。
150.上面结合附图对本实用新型的实施方式进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。