一种双层复合SiO2减反射膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种双层复合SiO2减反射膜的制备方法，将硅源加入至无水乙醇、盐酸和水的混合液中，于室温下搅拌均匀后静置数天，得到酸催化的SiO2溶胶A；将硅源加入至无水乙醇、氨水和水的混合液中，于室温下搅拌均匀后静置数天，得到碱催化的SiO2溶胶B；将SiO2溶胶A和步骤2制得的SiO2溶胶B分别除酸和除氨，得到SiO2溶胶A1和SiO2溶胶B1；将SiO2溶胶A1和SiO2溶胶B按照质量比1∶4进行混合，将SiO2溶胶A和SiO2溶胶B1按照质量比2∶3进行混合，搅拌均匀后静置数天，分别得到复合溶胶S‑20％和S‑40％；在相对湿度环境＜50％的环境下，将经过预处理的基底浸入复合溶胶S‑40％中进行镀膜，将镀膜的基底静置数分钟，再将基底浸入复合溶胶S‑20％中进行镀膜；最后将镀有双层膜的基底置于HMDS气氛中处理即可。

Preparation method of double layer composite SiO2 antireflection coating

The invention discloses a preparation method of a double-layer composite SiO2 antireflection film. Silicon source is added to the mixture of anhydrous ethanol, hydrochloric acid and water, stirred uniformly at room temperature and then placed for several days to obtain acid-catalyzed SiO2 sol A. Silicon source is added to the mixture of anhydrous ethanol, ammonia and water, and stirred uniformly at room temperature. SiO2 sol A and SiO2 sol B were obtained by removing acid and ammonia from SiO2 sol A and SiO2 sol B prepared by step 2 respectively. SiO2 sol A1 and SiO2 sol B were mixed according to the mass ratio of 1:4. SiO2 sol A and SiO2 sol B1 were mixed according to the mass ratio of 2:3 and stirred evenly. After a few days, the composite sol S_20% and S_40% were obtained, the pretreated substrate was immersed in the composite sol S_40% for coating in the relative humidity environment of less than 50%, the substrate was stationary for several minutes, and then the substrate was immersed in the composite sol S_20% for coating; Finally, the substrate was coated with a double-layer film. The bottom can be disposed in HMDS atmosphere.

【技术实现步骤摘要】
一种双层复合SiO2减反射膜的制备方法
本专利技术涉及一种双层复合SiO2减反射膜的制备方法，属于光学薄膜

技术介绍
增透膜是现代光学应用最广泛的一种薄膜，其利用薄膜的干涉对光学表面的反射光和杂散光进行减弱或消除以增加薄膜的透过率。使用溶胶凝胶法制备增透膜具有操作简单、成本低、适用于不规则表面和大规模工业化生产等优点。碱性催化剂制备的SiO2增透膜，具有折射率低，透过率高的优点，但是机械性能较差，无法满足实际运用的要求；酸性催化剂制备的SiO2增透膜，其机械性能和耐磨性能优异，然而增透效果较差。在太阳能电池主件中的玻璃盖板上镀制增透膜，减少对入射光的反射损失，提高实际转换效率。太阳辐射的波长范围很广，但是绝大部分能量集中在可见光到近红外区，但是由于硅在红外波段透过率很高，利用很少，因此对太阳能电池的增透重点放在400-800nm范围。目前使用的减反射膜基本上暴露在大气环境中，需要承受住日晒雨淋、高湿热等恶劣环境的考验。因此一种在400-800nm范围内透过率高，同时耐候性良好的SiO2减反射膜的开发很有必要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种双层复合SiO2减反射膜的制备方法，该制备方法制得的SiO2减反射膜在可见光范围内透过率高同时耐候性良好。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：一种双层复合SiO2减反射膜的制备方法，包含如下步骤：步骤1，按一定摩尔比将硅源加入至无水乙醇、盐酸和水的混合液中，于室温下搅拌均匀后静置数天，得到酸催化的SiO2溶胶A；其中，所述SiO2溶胶A的质量百分浓度为3％；步骤2，按一定摩尔比将硅源加入至无水乙醇、氨水和水的混合液中，于室温下搅拌均匀后静置数天，得到碱催化的SiO2溶胶B；其中，所述SiO2溶胶B的质量百分浓度为3％；步骤3，取所需量步骤1制得的SiO2溶胶A除酸处理，得到SiO2溶胶A1；取所需量步骤2制得的SiO2溶胶B除氨处理，得到SiO2溶胶B1；步骤4，将SiO2溶胶A1和SiO2溶胶B按照质量比1∶4进行混合，将SiO2溶胶A和SiO2溶胶B1按照质量比2∶3进行混合，搅拌均匀后静置数天，分别得到复合溶胶S-20％和复合溶胶S-40％；步骤5，在相对湿度环境＜50％的环境下，将经过预处理的基底浸入步骤4的复合溶胶S-40％中，采用浸渍提拉法在基底上镀膜，其中，提拉速度为80mm/min；提拉后将镀膜的基底静置数分钟，再将基底浸入步骤4的复合溶胶S-20％中，采用40mm/min提拉速度进行镀膜；步骤6，将步骤5中镀有双层膜的基底置于HMDS气氛中处理一段时间后即可得到所需的双层复合SiO2减反射膜。其中，步骤1和步骤2中，所述硅源为正硅酸乙酯。其中，步骤1中，所述硅源、无水乙醇、盐酸和水的混合摩尔比为1∶40∶0.04∶4。其中，步骤1中，所述盐酸的质量百分浓度为36％～38％。其中，步骤2中，所述硅源、无水乙醇、氨水和水的混合摩尔比为1∶37.6∶0.17∶3.25。其中，步骤2中，所述氨水的质量百分浓度为25％～28％。其中，步骤5中，所述基底为硅片、K9玻璃基片、熔石英或普通玻璃中的任意一种。其中，步骤5中，所述基底的预处理是指将基底放入洗液中充分洗涤后，再分别用无水乙醇和去离子水经超声波充分清洗，然后用氮气吹干。与现有技术相比，本专利技术技术方案具有的有益效果为：本专利技术制备方法制得的SiO2减反射膜既具有折射率低、透过率高的优点，又兼具良好的机械性能、耐磨性能和耐候性能；其在400～800nm光谱范围内平均透过率大于99.4％，在恒定湿热环境下实验(GB-T2423.3-2006)72小时以后，膜的透过率没有变化，因此该宽带减反膜能够在高温高湿等复杂的气候环境下长期使用，耐候性良好。附图说明图1为SiO2溶胶A的透射电镜图，胶体中的二氧化硅呈链状；图2为复合溶胶S-20％的透射电镜图，二氧化硅颗粒相互连接；图3为复合溶胶S-40％的透射电镜图，二氧化硅颗粒互相连接的非常紧密；图4为SiO2溶胶B的透射电镜图，胶粒呈现为单分散状态；图5为复合溶胶S-20％的扫描电镜图，颗粒之间互相连接，并且有大量孔隙；图6为复合溶胶S-40％的扫描电镜图，颗粒结合紧密，孔隙丰富；图7为本专利技术制得的双层复合SiO2减反射膜正面的扫描电镜图，上层薄膜颗粒互相连接，同时颗粒之间又有大量孔隙；图8为本专利技术制得的双层复合SiO2减反射膜横截面的扫描电镜图，上层膜115nm，下层膜104nm；图9为复合溶胶S-20％的折射率曲线，折射率为1.180；图10为复合溶胶S-40％的折射率曲线，折射率为1.364；图11为本专利技术制得的双层复合SiO2减反射膜的透过率曲线以及在HMDS处理后和湿热实验后的透过率曲线，在HMDS处理以后透过率略有降低，但是耐湿性能大大提高；图12为本专利技术制得的双层复合SiO2减反射膜和K9基底的透过率曲线，增透膜在可见光区域平均透过率达到99.40％以上。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步说明。本专利技术双层复合SiO2减反射膜的制备方法，具体包含如下步骤：步骤1，将正硅酸乙酯、无水乙醇、盐酸和水按摩尔比为1∶40∶0.04∶4混合，于室温下搅拌10小时后静置7天，得到酸催化的SiO2溶胶A；其中，SiO2溶胶A的质量百分浓度为3％；上述反应体系中，盐酸为酸催化剂，正硅酸乙酯为硅源，无水乙醇为溶剂；步骤2，将正硅酸乙酯、无水乙醇、氨水和水按摩尔比为1∶37.6∶0.17∶3.25混合，于室温下搅拌10小时后静置7天，得到碱催化的SiO2溶胶B；其中，SiO2溶胶B的质量百分浓度为3％；上述反应体系中，氨水为碱催化剂，正硅酸乙酯为硅源，无水乙醇为溶剂；步骤3，取所需量步骤1制得的SiO2溶胶A采用冷凝回流的方法除酸处理，得到SiO2溶胶A1；取所需量步骤2制得的SiO2溶胶B采用冷凝回流的方法除氨处理，得到SiO2溶胶B1；步骤4，将SiO2溶胶A1和SiO2溶胶B按照质量比1∶4进行混合，将SiO2溶胶A和SiO2溶胶B1按照质量比2∶3进行混合，搅拌均匀静置数天，分别得到复合溶胶S-20％和复合溶胶S-40％；复合溶胶为酸胶和碱胶混合而成；步骤5，在相对湿度环境＜50％的环境下，将经过预处理的基底浸入步骤4的复合溶胶S-40％中，采用浸渍提拉法在基底上镀膜，其中，提拉速度为80mm/min；提拉后将镀膜的基底静置5分钟，再将基底浸入步骤4的复合溶胶S-20％中，采用40mm/min提拉速度进行镀膜；基底的预处理是指首先使用去离子水和电子工业清洗剂将玻璃表面清洗至玻璃表面无污物；其次将水洗处理过的玻璃放入无水乙醇和去离子水中，超声波清洗各30min即可得到本专利技术的双层复合SiO2减反射膜。将步骤5中镀有双层膜的基底置于HMDS(六甲基二硅胺)气氛中处理24小时后得到HMDS处理后的双层复合SiO2减反射膜。本专利技术方法中，步骤1使用正硅酸乙酯为前驱体，在酸催化剂作用下，形成孔隙率很低的直链缩聚物；步骤2使用正硅酸乙酯为前驱体，在碱催化剂作用下，得到分散的SiO2溶胶颗粒。复合胶体的透射电镜图像与前述两种酸性或者碱性胶体相比，呈现出明显的不同。S-20％中，来自胶体B的氨水可以在复合胶体溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双层复合SiO2减反射膜的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：步骤1，按一定摩尔比将硅源加入至无水乙醇、盐酸和水的混合液中，于室温下搅拌均匀后静置数天，得到酸催化的SiO2溶胶A；其中，所述SiO2溶胶A的质量百分浓度为3％；步骤2，按一定摩尔比将硅源加入至无水乙醇、氨水和水的混合液中，于室温下搅拌均匀后静置数天，得到碱催化的SiO2溶胶B；其中，所述SiO2溶胶B的质量百分浓度为3％；步骤3，取所需量步骤1制得的SiO2溶胶A除酸处理，得到SiO2溶胶A1；取所需量步骤2制得的SiO2溶胶B除氨处理，得到SiO2溶胶B1；步骤4，将SiO2溶胶A1和SiO2溶胶B按照质量比1∶4进行混合，将SiO2溶胶A和SiO2溶胶B1按照质量比2∶3进行混合，搅拌均匀后静置数天，分别得到复合溶胶S‑20％和复合溶胶S‑40％；步骤5，在相对湿度环境＜50％的环境下，将经过预处理的基底浸入步骤4的复合溶胶S‑40％中，采用浸渍提拉法在基底上镀膜，其中，提拉速度为80mm/min；提拉后将镀膜的基底静置数分钟，再将基底浸入步骤4的复合溶胶S‑20％中，采用40mm/min提拉速度进行镀膜；步骤6，将步骤5中镀有双层膜的基底置于HMDS气氛中处理一段时间后即可得到所需的双层复合SiO2减反射膜。...

【技术特征摘要】
1.一种双层复合SiO2减反射膜的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：步骤1，按一定摩尔比将硅源加入至无水乙醇、盐酸和水的混合液中，于室温下搅拌均匀后静置数天，得到酸催化的SiO2溶胶A；其中，所述SiO2溶胶A的质量百分浓度为3％；步骤2，按一定摩尔比将硅源加入至无水乙醇、氨水和水的混合液中，于室温下搅拌均匀后静置数天，得到碱催化的SiO2溶胶B；其中，所述SiO2溶胶B的质量百分浓度为3％；步骤3，取所需量步骤1制得的SiO2溶胶A除酸处理，得到SiO2溶胶A1；取所需量步骤2制得的SiO2溶胶B除氨处理，得到SiO2溶胶B1；步骤4，将SiO2溶胶A1和SiO2溶胶B按照质量比1∶4进行混合，将SiO2溶胶A和SiO2溶胶B1按照质量比2∶3进行混合，搅拌均匀后静置数天，分别得到复合溶胶S-20％和复合溶胶S-40％；步骤5，在相对湿度环境＜50％的环境下，将经过预处理的基底浸入步骤4的复合溶胶S-40％中，采用浸渍提拉法在基底上镀膜，其中，提拉速度为80mm/min；提拉后将镀膜的基底静置数分钟，再将基底浸入步骤4的复合溶胶S-20％中，采用40mm/min提拉速度进行镀膜；步骤6，将步骤5中镀有双层膜的基底置于HMDS气氛...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶朝友，邹鑫书，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：四川,51