提高太阳能电池效率的宽波段双层增透涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种提高太阳能电池效率的宽波段双层增透涂层及其制备方法。该提高太阳能电池效率的宽波段双层增透涂层包括底层增透涂层和顶层增透涂层；底层增透涂层由含线性二氧化硅聚合物的底层增透涂料经固化后形成；顶层增透涂层由改性介孔二氧化硅分散液和氟化二氧化硅聚合物溶液混合成的顶层增透涂料经固化后形成。本发明专利技术的提高太阳能电池效率的宽波段双层增透涂层在可见光全波段均能实现较好的增透效果，与玻璃基底的粘结牢固，且具有较好的疏水性和耐久性，能有效提高多种不同的太阳能电池器件的效率；本发明专利技术的提高太阳能电池效率的宽波段双层增透涂层的制备方法简单、重复性好。

【技术实现步骤摘要】
提高太阳能电池效率的宽波段双层增透涂层及其制备方法
本专利技术涉及光学涂层制备
，具体涉及一种提高太阳能电池效率的宽波段双层增透涂层及其制备方法。
技术介绍
太阳能电池作为最具发展前景的清洁能源利用途径在科研及工业生产领域被广泛研究。除了商业化程度最高的硅太阳能电池外，有机电池与钙钛矿电池因其飞速的发展，也引起了广泛的关注。其中，如何提高太阳能电池的能量转换效率是科学家们首当其冲的难题。一方面，科学家们从化学分子设计出发，寻找新的活性层材料或采用界面修饰以减小缺陷或抑制器件中的能量损失。虽然已有了一些鼓舞人心的报道，但在太阳能电池外表面的光反射损失并没有得到相应的解决，这依旧是进一步提高太阳能电池效率的一个重要阻碍。因此光管理的方法应运而生，光管理的方法可以通过减少光反射、提高太阳能电池的光吸收来提高短路电流，以此提高太阳能电池效率。但其通常是通过刻蚀，蒸镀或者电子溅射等方式制备出具备的镀层来实现，因此价格高昂、操作复杂、难以大规模制备。通过溶液法制备介孔二氧化硅纳米粒子增透层是另一种高效的光管理方案。但目前已被广泛应用的单层增透层具有以下不足：一是增透的效果通常无法满足在可见光全波段增透，从而对太阳能电池效率的提升有限；二是介孔二氧化硅的亲水性导致其在使用过程中的环境稳定性较弱；三是涂层与玻璃基底的粘附性较弱，涂层易被破坏；上述问题都将导致涂层的效率受限，限制了其在太阳能电池上的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提出一种提高太阳能电池效率的宽波段双层增透涂层及其制备方法，解决现有技术中单层增透膜在可见光全波段增透效果差的技术问题。为达到上述技术目的，本专利技术的第一方面提供了一种提高太阳能电池效率的宽波段双层增透涂层，包括底层增透涂层和顶层增透涂层；底层增透涂层由含线性二氧化硅聚合物的底层增透涂料经固化后形成；顶层增透涂层由改性介孔二氧化硅分散液和氟化二氧化硅聚合物溶液混合成的顶层增透涂料经固化后形成。本专利技术的第二方面提供了一种提高太阳能电池效率的宽波段双层增透涂层的制备方法，包括以下步骤：将底层增透涂料涂覆于基底表面，经固化后形成底层增透涂层；将顶层增透涂料涂覆于所述底层增透涂层表面，经固化后得到提高太阳能电池效率的宽波段双层增透涂层；本专利技术第二方面提供的提高太阳能电池效率的宽波段双层增透涂层的制备方法用于制备本专利技术第一方面提供的提高太阳能电池效率的宽波段双层增透涂层。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术的提高太阳能电池效率的宽波段双层增透涂层在可见光全波段均能实现较好的增透效果，与玻璃基底的粘结牢固，且具有较好的疏水性和耐久性，能有效提高多种不同的太阳能电池器件的效率。本专利技术的提高太阳能电池效率的宽波段双层增透涂层的制备方法简单、重复性好。附图说明图1是本专利技术提供的提高太阳能电池效率的宽波段双层增透涂层的制备方法一实施方式的工艺流程图；图2中a-c是实施例1对应的仅涂覆底层增透涂层的玻璃、仅涂覆顶层增透涂层的玻璃和涂覆双层增透涂层的玻璃的AFM图，d～e是实施例1对应的仅涂覆底层增透涂层的玻璃和涂覆双层增透涂层的玻璃的SEM图，图e中的插图是水滴在实施例1所得涂覆双层增透涂层的玻璃的静态接触角图；图3中a是实施例1对应的空白玻璃、仅涂覆顶层增透涂层的玻璃、涂覆双层增透涂层的玻璃和软件模拟双层增透膜的透过率图；b是实施例1对应的空白玻璃、仅涂覆顶层增透涂层的玻璃、涂覆双层增透涂层的玻璃和软件模拟双层增透涂层的反射率图；c是实施例1所得双层增透涂层在空气中放置三个月前后的透过率图；图4是实施例1对应的未涂增透涂层、仅涂顶层增透涂层和涂覆双层增透涂层的PBDB-T:ITIC器件的a：J-V曲线图，b：EQE图，c：PCE条形图，d：JSC条形图，e：FF条形图和f：VOC条形图；图5是实施例1对应的未涂增透涂层、仅涂顶层增透涂层和涂覆双层增透涂层的(FAPbI3)x(MAPbBr3)1-x器件的a：J-V曲线图，b：EQE图，c：PCE条形图，d：JSC条形图，e：FF条形图和f：VOC条形图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术的第一方面提供了一种提高太阳能电池效率的宽波段双层增透涂层，该提高太阳能电池效率的宽波段双层增透涂层包括底层增透涂层和顶层增透涂层，该底层增透涂层由含线性二氧化硅聚合物的底层增透涂料经固化后形成，该顶层增透涂层由改性介孔二氧化硅分散液和氟化二氧化硅聚合物溶液混合成的顶层增透涂料经固化后形成。本专利技术中，通过采用含线性二氧化硅聚合物的底层增透涂料制备底层增透涂层一方面提高了底层增透涂层与基底、顶层增透涂层间的粘结强度，使涂层不易脱落，另一方面与顶层增透涂层配合，提高可见光全波段增透效果；通过采用由改性介孔二氧化硅分散液和氟化二氧化硅聚合物溶液混合成的顶层增透涂料，一方面能够与底层增透涂层配合，提高可见光全波段增透效果，另一方面能使所形成的宽波段双层增透涂层具备低表面能和较高的疏水性，能在空气中长时间放置依然保持其增透效果，提高稳定性；本专利技术通过控制改性介孔二氧化硅分散液和氟化二氧化硅聚合物溶液的加入量，能够有效调控顶层增透涂层的折射率，且使所得顶层增透涂层具有更好的疏水性。本专利技术中，所得底层增透涂层550nm处的折射率为1.41～1.43，所得顶层增透层550nm处的折射率为1.20～1.22；底层增透涂层厚度为90～100nm，顶层增透涂层厚度为110～120nm。在上述范围内，两层增透膜的折射率满足光学厚度也满足λ/4，能够使形成的双层增透涂层获得宽波长的增透效果。本实施方式中，底层增透涂料由异丙醇、摩尔浓度为0.05～0.2mol/L的盐酸和正硅酸乙酯制成，且异丙醇、盐酸和正硅酸乙酯的体积比为1：(0.02～0.03)：(0.05～0.2)。按照上述原料比，所得底层增透涂料中线性二氧化硅聚合物的浓度为2.3～4.6wt％。更进一步地，盐酸浓度为0.1mol/L，且异丙醇、盐酸和正硅酸乙酯的体积比为1：0.025：0.1。本实施方式中，顶层增透涂料中，氟化二氧化硅聚合物溶液由异丙醇、氟硅烷和浓度为0.05～0.2mol/L盐酸制成，且异丙醇、氟硅烷和盐酸的体积比为1：(0.05～0.07)：(0.02～0.03)，进一步地，盐酸浓度为0.1mol/L，异丙醇、氟硅烷和盐酸的体积比为1：0.06：0.025；改性介孔二氧化硅分散液由异丙醇、浓盐酸、六甲基二硅氧烷(HMDS)和质量分数为1～3wt％的介孔二氧化硅分散液经搅拌反应后、离心、并分散至异丙醇中制成，该改性介孔二氧化硅分散液的浓度为1～3wt％。具体地，氟硅烷为1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2,2,2-三氟)乙氧基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高太阳能电池效率的宽波段双层增透涂层，其特征在于，所述提高太阳能电池效率的宽波段双层增透涂层包括底层增透涂层和顶层增透涂层；其中，/n所述底层增透涂层由含线性二氧化硅聚合物的底层增透涂料经固化后形成；/n所述顶层增透涂层由改性介孔二氧化硅分散液和氟化二氧化硅聚合物溶液混合成的顶层增透涂料经固化后形成。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高太阳能电池效率的宽波段双层增透涂层，其特征在于，所述提高太阳能电池效率的宽波段双层增透涂层包括底层增透涂层和顶层增透涂层；其中，
所述底层增透涂层由含线性二氧化硅聚合物的底层增透涂料经固化后形成；
所述顶层增透涂层由改性介孔二氧化硅分散液和氟化二氧化硅聚合物溶液混合成的顶层增透涂料经固化后形成。


2.根据权利要求1所述提高太阳能电池效率的宽波段双层增透涂层，其特征在于，所述底层增透涂料由异丙醇、摩尔浓度为0.05～0.2mol/L的盐酸和正硅酸乙酯制成，且异丙醇、盐酸和正硅酸乙酯的体积比为1：(0.02～0.03)：(0.05～0.2)。


3.根据权利要求1所述提高太阳能电池效率的宽波段双层增透涂层，其特征在于，所述氟化二氧化硅聚合物溶液由异丙醇、氟硅烷和浓度为0.05～0.2mol/L盐酸制成，且异丙醇、氟硅烷和盐酸的体积比为1：(0.05～0.07)：(0.02～0.03)。


4.根据权利要求1所述提高太阳能电池效率的宽波段双层增透涂层，其特征在于，所述改性介孔二氧化硅分散液由异丙醇、浓盐酸、六甲基二硅氧烷和质量分数为1～3wt％的介孔二氧化硅分散液经搅拌反应后、离心、并分散至异丙醇中制成。


5.根据权利要求4所述提高太阳能电池效率的宽波段双层增透涂层，其特征在于，所述改性介孔二氧化硅分散液制备过程中，搅拌反应过程中，所用的异丙醇、浓盐酸、六甲基二硅氧烷和质量分数为1～3wt％的介孔二氧化硅分散液的体积...

【专利技术属性】
技术研发人员：王涛，王卉，刘丹，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42