一種減反射膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于太陽能電池領(lǐng)域，尤其涉及一種減反射膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，隨著全球經(jīng)濟的快速發(fā)展，世界能源消耗劇增，傳統(tǒng)資源消耗迅速而且日益 稀缺并且開采難度不斷增加，使全世界的能源供應(yīng)緊張。我國正處于經(jīng)濟快速發(fā)展階段，對 能源的需求量大，目前石油對外依存已超過50%，能源供應(yīng)嚴(yán)重緊張。太陽能是一種清潔、可 再生能源，每年輻射到地球表面的太陽能高達(dá)1. 7*105億千瓦，是地球總能耗的3. 5萬倍， 對人類來說是取之不盡，用之不歇的。
[0003] 太陽能電池是一種將太陽光轉(zhuǎn)成電能的裝置，是一種可再生的環(huán)保能源。但是目 前的太陽能電池對太陽光的利用率低，即實際光電轉(zhuǎn)化率低。如何縮小實際光電轉(zhuǎn)換效率 和理論光電轉(zhuǎn)換效率的差距，進一步提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率依然是急待解決的問 題。
[0004] 目前，常用的解決方式是在玻璃基板表面涂覆減反射膜，該減反射膜可以有效的 減少光的反射，讓更多的光進入太陽能電池片并被吸收，從而提高太陽能電池的效率。二氧 化硅增透膜是目前最常用的減反射膜，二氧化硅增透膜通常采用以下兩種方法制備，1、在 基板上制備微孔薄膜(孔隙型)，引入致孔劑形成多孔結(jié)構(gòu)，通過孔隙率調(diào)節(jié)折射率；2、另一 種是由球形的納米二氧化硅顆粒形成的薄膜(顆粒型)，通過球形顆粒大小來調(diào)節(jié)折射率。 孔隙型二氧化硅減反射薄膜難以獲得低的折射率，單面鍍膜的平均增透一般只有2. 5%左 右，且通常由于毛細(xì)凝結(jié)效應(yīng)使薄膜的透光率進一步降低，增透膜折射率的一致性和穩(wěn)定 性差；顆粒型薄膜的耐鹽霧、耐摩擦等性能不佳。
[0005] 根據(jù)菲涅爾方程，玻璃的折射率為1.49-1.52.可以計算出減反射膜的最佳設(shè)折 射率為1. 23,但是二氧化硅的折射率為1. 45,因此，為了使薄膜的折射率降低到1. 23,薄膜 必須具有一定的孔隙率，但孔隙使得薄膜結(jié)構(gòu)疏松，結(jié)合力降低，從而容易被外界污染，不 耐刮擦和容易脫落等。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明為解決現(xiàn)有的減反射膜耐鹽霧及耐摩擦性能差的技術(shù)問題，提供一種耐鹽 霧及耐摩擦性能好的減反射膜液及其制備方法。
[0008] 本發(fā)明提供了一種減反射膜，所述減反射膜包括玻璃基板及依次涂覆在玻璃基板 表面的線形二氧化硅層、空心二氧化硅層和復(fù)合硅氧化物層；所述復(fù)合硅氧化物層為硅鈦 氧化物層、硅鋯氧化物層、硅鋁氧化物層、硅鈦鋯氧化物層、硅鈦鋁氧化物層、硅鋯鋁氧化物 層和硅鈦鋯鋁氧化物層中的一種。
[0009] 本發(fā)明還提供了一種減反射膜的制備方法，該方法包括如下步驟： 51、 在玻璃基板上涂覆線形二氧化硅鍍膜液，然后烘干得到線形二氧化硅層； 52、 在線形二氧化硅表面涂覆空心二氧化硅鍍膜液，烘干得到空心二氧化硅層； 53、 在空心二氧化硅層表面涂覆二氧化硅復(fù)合鍍膜液，烘干得到復(fù)合硅氧化物層； 54、 將步驟S3得到的涂覆有線形二氧化硅層、空心二氧化硅層及復(fù)合硅氧化物層的玻 璃基板鋼化或固化處理； 其中，所述空心二氧化硅鍍膜液包括空心二氧化硅溶膠、添加劑和溶劑；所述二氧化硅 復(fù)合鍍膜液包括鈦溶膠、鋯溶膠和鋁溶膠中的至少一種和鏈狀二氧化硅溶膠。
[0010] 本發(fā)明提供的減反射膜由空心二氧化硅分散填埋于復(fù)合硅氧化物中構(gòu)成。該減反 射膜特別適合于在光伏玻璃上協(xié)同實現(xiàn)減反射、耐候、耐鹽霧和耐污等多項優(yōu)異性能，提高 光伏電池組件的光利用率和使用壽命，增加減反射膜的硬度、使減反射膜具有超親水作用 和自清潔作用。
【具體實施方式】
[0011] 為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合 實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋 本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0012] 本發(fā)明提供了一種減反射膜，所述減反射膜包括玻璃基板及依次涂覆在玻璃基板 表面的線形二氧化硅層、空心二氧化硅層和復(fù)合硅氧化物層；所述復(fù)合硅氧化物層為硅鈦 氧化物層、硅鋯氧化物層、硅鋁氧化物層、硅鈦鋯氧化物層、硅鈦鋁氧化物層、硅鋯鋁氧化物 層和硅鈦鋯鋁氧化物層中的一種。
[0013] 本發(fā)明的復(fù)合硅氧化物層為硅鈦氧化物層、硅鋯氧化物層、硅鋁氧化物層、硅鈦鋯 氧化物層、硅鈦鋁氧化物層、硅鋯鋁氧化物層和硅鈦鋯鋁氧化物層中的一種。還復(fù)合硅氧化 物層可以在保證減反射膜的折射率的同時保證該減反射膜的耐磨性和硬度。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明所提供的減反射膜，優(yōu)選地，所述復(fù)合硅氧化物層中，硅以二氧化硅 計、鈦以二氧化鈦計、鋯基二氧化鋯計、鋁以三氧化二鋁計，所述鈦、鋯和鋁的總摩爾量與硅 的摩爾比為1 :1-5,這一比例可保證薄膜具有合適的折射率的前提下增加其耐久性能和耐 摩擦性能。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明所提供的減反射膜，為了進一步提高減反射膜的硬度和耐磨性能，優(yōu) 選地，所述線形二氧化硅層為硅鈦氧化物層、硅鋯氧化物層、硅鋁氧化物層、硅鈦鋯氧化物 層、硅鈦鋁氧化物層、硅鋯鋁氧化物層和硅鈦鋯鋁氧化物層中的一種。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明所提供的減反射膜，優(yōu)選地，所述線形二氧化硅層中，硅以二氧化硅 計、鈦以二氧化鈦計、鋯以二氧化鋯計、鋁以三氧化二鋁計，所述鈦、鋯和鋁的總摩爾量與硅 的摩爾比為1-3 :5,具體比例以薄膜在550nm光波長的折射率為1. 23為最佳超過這一比 例，薄膜的折射率將大幅提升，薄膜就不具有增透性能。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明所提供的減反射膜，優(yōu)選地，所述空心二氧化硅層以二氧化硅計，所述 線形二氧化硅層和所述復(fù)合硅氧化物層中，硅以二氧化硅計、鈦以二氧化鈦計、鋯基二氧化 鋯計、鋁以三氧化二鋁計，所述線形二氧化硅層與復(fù)合硅氧化物的總摩爾量與空心二氧化 硅的摩爾比為1-5 :1，這一比例可保證薄膜具有合適的折射率的前提下增加其耐久性能和 耐摩擦性能。。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明所提供的減反射膜，優(yōu)選地，所述線形二氧化硅層的厚度為5-20nm，所 述空心二氧化硅層的厚度為20-80nm，所述復(fù)合硅氧化物層的厚度為5-20nm。所述線形二 氧化硅層在所述厚度范圍內(nèi)，即可發(fā)揮附著連接緩沖作用，所述空心二氧化硅層在所述厚 度范圍內(nèi)，即可起到降低薄膜折射率的作用，所述復(fù)合硅氧化物層在所述厚度范圍內(nèi)，即可 直到增強薄膜的耐久性和耐摩擦性的作用，而根據(jù)光學(xué)知識計算可知，增透薄膜理想的總 厚度在IOOnm左右為佳，因此本發(fā)明限定的各層厚度綜合考慮了物理化學(xué)功能的光學(xué)功能 而設(shè)定的。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明所提供的減反射膜，為了得到最佳折射率，優(yōu)選地，線形二氧化硅層、 空心二氧化硅層和復(fù)合硅氧化物層的總厚度為80-120nm。
[0020] 本發(fā)明所述的減反射膜，所述硅鈦氧化物層、硅鋯氧化物層、硅鋁氧化物層、硅鈦 鋯氧化物層、硅鈦鋁氧化物層、硅鋯鋁氧化物層和硅鈦鋯鋁氧化物層都可分別通過鈦溶膠、 鋯溶膠和鋁溶膠與二氧化硅溶膠混合得到。
[0021] 所述二氧化硅溶膠指的是硅酸酯水解后形成的鏈狀水解產(chǎn)物溶膠，溶膠分散體很 小，基本呈分子鏈狀態(tài)，溶膠外觀清澈透明。所述鈦溶膠、鋯溶膠和鋁溶膠可以自制或商購 得到。自制的所述鈦溶膠、鋯溶膠和鋁溶膠可分別通過鈦的酯類化合物、鋯的氯氧化合物和 鋁的酯類化合物通過酸或堿的催化作用與水進行反應(yīng)得到。
[0022] 所述空心二氧化硅層是由空心二氧化硅溶膠涂覆形成。所述空心二氧化硅溶膠指 的是內(nèi)部為空心的二氧化硅溶膠，顆粒尺寸為幾十納米，溶膠外觀一般呈淡藍(lán)色。所述空心 二氧化硅溶膠可以商購得到。例如選自日揮觸媒化成珠式會社制的粒徑為40-50nm、質(zhì)量分 數(shù)為20%的甲基乙基酮二氧化硅溶膠。
[0023] 本發(fā)明還提供了一種減反射膜的制備方法，該方法包括如下步驟： 51、 在玻璃基板上涂覆線形二氧化硅鍍膜液，然后烘干得到線形二氧化硅層； 52、 在線形二氧化硅表面涂覆空心二氧化硅鍍膜液，烘干得到空心二氧化硅層； 53、 在空心二氧化硅層表面涂覆二氧化硅復(fù)合鍍膜液，烘干得到復(fù)合硅氧化物層； 54、 將步驟S3得到的涂覆有線形二氧化硅層、空心二氧化硅層及復(fù)合硅氧化物層的玻 璃基板鋼化或固化處理； 其中，所述空心二氧化硅鍍膜液包括空心二氧化硅溶膠、添加劑和溶劑；所述二氧化硅 復(fù)合鍍膜液包括鈦溶膠、鋯溶膠和鋁溶膠中的至少一種和鏈狀二氧化硅溶膠。
[0024] 本發(fā)明中，所述溶劑可以為水或有機溶劑，所述有機溶劑如甲醇、乙醇、異丙醇、丙 二醇乙醚、丙二醇甲醚、醋酸乙酯、醋酸丁酯、乙酸乙酯、甲基乙基酮中的一種或多種。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明所提供的制備方法，優(yōu)選地，在步驟Sl之前，對玻璃基板進行活化處