减反射复合膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及减反射膜领域，公开了减反射复合膜及其制备方法和应用。所述减反射复合膜包含依次层叠的A膜层、第二材料膜，所述A膜层包含连续交替层叠的SiO

【技术实现步骤摘要】
减反射复合膜及其制备方法和应用
本专利技术涉及减反射膜领域，具体涉及减反射复合膜及其制备方法和应用。
技术介绍
研究表明，除去死区及各层吸收外，CIGS太阳能电池中约9％的光电流损失是由电池组件对入射光的反射损失造成的。其中，作为保护电池表面的前板玻璃，在未镀减反射膜的情况下，玻璃与空气界面的反射率可高达4.8％。当前工业生产的解决方案主要包括两种，分别是在前板玻璃表面使用单层MgF2膜或多孔SiOx膜作为减反射膜，以降低入射光的反射损失。根据光学干涉原理，确定厚度的单层MgF2减反射膜仅对某特定波长光波的反射光形成干涉削弱作用，从而形成V字形反射曲线，因此制备单层MgF2减反射膜后，可使某特定波长光波反射率降低至0.5％以下，但V字形反射曲线使整个光谱平均反射率仍高于3％，入射光波依然存在相当多的反射损失；基于相似原理，多孔SiOx膜可将整个光谱的平均反射率降至2％以下，性能略高于单层MgF2。此外，MgF2膜及多孔SiOx膜质地疏松，本身硬度相对较低，且不具有防水及自洁净功能。现有技术也公开了减反射复合膜，CN107546279A公开了一种太阳能电池板用减反射膜，该减反射膜包括：空心二氧化硅层、复合硅氧化物层、防水层及耐磨层。其中，空心二氧化硅层是由空心二氧化硅镀膜液涂覆在玻璃基板表面后烘干制得；复合硅氧化物层由二氧化硅复合镀膜液在空心二氧化硅层表面涂覆之后烘干制得，所述复合硅氧化物层为硅钛氧化物层、硅锆氧化物层、硅铝氧化物层、硅钛锆氧化物层、硅钛铝氧化物层、硅锆铝氧化物层和硅钛锆铝氧化物层中的一种；防水层包括以下重量份数原料：二甲苯50份、苯乙烯35份、抗氧剂1份、分散剂2份、触变剂3份、余量水30份；耐磨层为Al2O3-Cu纳米复合粉涂层。但是该膜系镀膜过程较为复杂，在制备过程中需经多次溶液或溶胶配置、涂敷、烘干等工艺步骤，在实际生产中较难实现，且会极大增加产品成本。此外，由镀膜液或胶体涂敷、烘干获得的薄膜在制备过程中未经过高温或真空过程，必将导致各膜层界面间主要结合力为范德瓦尔斯力，使界面结合强度相对较低，影响产品寿命。“Multilayeredanti-reflectivecoatingsforultra-thinCIGSsolarcells”公开了利用电子束蒸发方法制备的glass/TiO2/MgF2、glass/MgF2/TiO2/MgF2及glass/HfO2/MgF2减反射膜，可将玻璃单侧表面的平均反射率最低降至5.1％。其减反射效果仅略微优于单层MgF2减反射膜，效费比相对较低。作者在每种膜系的设计中仅应用了两种折射率不同的光学膜料，且在设计中未考虑不同材料之间的内应力匹配问题。膜系中最外层MgF2膜硬度相对较软，不利于对前板玻璃形成有效保护。此外，单纯由电子束蒸发制备的MgF2薄膜晶粒较粗，薄膜结构相对疏松，因此该减反射膜系不具有防水及自洁净功效。因此，亟需一种可以有效降低反射率，同时具有一定的强度以保护电池表面的前板玻璃，并具有防水及自洁净功能的减反射膜。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是为了降低现有技术存在的减反射膜的反射率并确保减反射膜有一定的强度和硬度以起到防护作用。本专利技术的目的之二是为了赋予减反射膜防水及自洁净功能，提供一种减反射复合膜以及制备方法和应用。为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种减反射复合膜，所述减反射复合膜包含依次层叠的A膜层、第二材料膜以及非晶碳膜，所述A膜层包含连续交替层叠的SiO2膜、第一材料膜，其中，第一材料膜的折射率为1.95-2.41，厚度为12-150nm；所述SiO2膜的折射率为1.45-1.47，厚度为12-200nm；第二材料膜的折射率为1.35-1.39，厚度为90-120nm，所述第二材料膜具有与非晶碳膜的界面。本专利技术第二方面提供了一种制备本专利技术第一方面所述的减反射复合膜的方法，该方法包括：(1)采用离子束辅助电子束蒸发镀膜工艺制备所述减反射复合膜所包含的SiO2膜、第一材料膜和第二材料膜；(2)利用等离子体辅助化学气相沉积在(5-8)×10-4Pa本底真空度、20-35℃条件下在所述第二材料膜上沉积制备非晶碳膜。本专利技术第三方面提供了本专利技术第一方面所述的减反射复合膜以及本专利技术第二方面所述的方法制备得到的减反射复合膜在薄膜太阳能电池领域的应用，优选地在铜铟镓硒薄膜太阳能电池领域的应用。本专利技术第四方面提供了一种薄膜太阳能电池，所述薄膜太阳能电池包含本专利技术第一方面所述的减反射复合膜。本专利技术通过特定的膜结构设计，设置各膜折射率，实现所述减反射复合膜不仅在宽光谱范围(400-1200nm)内具有较好的减反射效果，而且在膜系设计及膜材料选择上充分考虑薄膜的应力匹配问题，使各膜间具有较高的界面结合强度，有效延长产品的使用寿命。附图说明图1是实施例1所述减反射复合膜M1的结构。图2是实施例2所述减反射复合膜M2的结构。图3是实施例3所述减反射复合膜M3的结构。图4是实施例1所述减反射复合膜M1的反射率曲线。图5是实施例1所述减反射复合膜M1的透过率曲线。图6是现有技术减反射复合膜的反射率曲线。图7是实施例1所述减反射复合膜M1的纳米压痕测试结果。具体实施方式定义在本文中，所述“依次层叠的A膜层、第二材料膜”应理解为膜的层叠顺序为A膜层、第二材料膜以及非晶碳膜，例如在竖直的层叠方向上，第二材料膜位于A膜层的上表面。在本文中，所述“连续交替层叠的SiO2膜、第一材料膜”应理解为从基板侧开始，膜的层叠顺序为SiO2膜、第一材料膜、SiO2膜、第一材料膜、SiO2膜......，依次类推。在本文中，所述“连续交替层叠次数”应理解为将SiO2膜、第一材料膜作为层叠单元，该层叠单元的重复次数即为连续交替层叠次数。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术第一方面提供了一种减反射复合膜，所述减反射复合膜包含依次层叠的A膜层、第二材料膜以及非晶碳膜，所述A膜层包含连续交替层叠的SiO2膜、第一材料膜，其中，第一材料膜的折射率为1.95-2.41，厚度为12-150nm；所述SiO2膜的折射率为1.45-1.47，厚度为12-200nm；第二材料膜的折射率为1.35-1.39，厚度为90-120nm，所述第二材料膜具有与非晶碳膜的界面。在本文中，所述A膜层具有与所述基板的界面。根据本专利技术所述的减反射复合膜，为了进一步减小平均反射率，优选地，减反射复合膜形成于折射率为1.49-1.6的基板上。更优选地，所述基板为折射率为1.5-1.54的玻璃基板。根据本专利技术所述的减反射复合膜，为了进一步减小平均反射率，优选地，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种减反射复合膜，所述减反射复合膜包含依次层叠的A膜层、第二材料膜以及非晶碳膜，所述A膜层包含连续交替层叠的SiO

【技术特征摘要】
1.一种减反射复合膜，所述减反射复合膜包含依次层叠的A膜层、第二材料膜以及非晶碳膜，所述A膜层包含连续交替层叠的SiO2膜、第一材料膜，其中，第一材料膜的折射率为1.95-2.41，厚度为12-150nm；所述SiO2膜的折射率为1.45-1.47，厚度为12-200nm；第二材料膜的折射率为1.35-1.39，厚度为90-120nm，所述第二材料膜具有与非晶碳膜的界面。


2.根据权利要求1所述的减反射复合膜，其中，所述减反射复合膜形成于折射率为1.49-1.6的基板上，所述A膜层具有与所述基板的界面；
优选地，所述基板为折射率为1.5-1.54的玻璃基板。


3.根据权利要求1所述的减反射复合膜，其中，所述A膜层中，所述SiO2膜和第一材料膜的连续交替层叠次数大于等于4，优选为4；
优选地，所述第一材料选自TiO2、Ta2O5或ZrO2；
优选地，所述第二材料为MgF2或冰晶石。


4.根据权利要求1-3中任意一项所述的减反射复合膜，其中，所述第一材料为TiO2，TiO2膜的折射率为2.3-2.41，厚度为15-90nm。


5.根据权利要求1-3中任意一项所述的减反射复合膜，其中，所述第一材料为Ta2O5，Ta2O5膜的折射率为2-2.3，厚度为20-120nm。


6.根据权利要求1-3中任意一项的减反射复合膜，其中，所述第一材料为ZrO2，Zr...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱阳，李博研，钟大龙，宋斌斌，姜鑫先，张树旺，张波，
申请(专利权)人：神华北京光伏科技研发有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11