一种ZnO量子点掺杂的下转换减反射膜及其制备方法技术

本发明专利技术属于纳米材料领域，特别涉及一种ZnO量子点掺杂的下转换减反射膜及其制备方法。所述制备方法包括制备ZnO量子点、制备碱性SiO2溶胶、掺入ZnO量子点、提拉镀膜、高温退火。本发明专利技术先制得碱性SiO2溶胶和ZnO量子点，然后调整碱性SiO2溶胶的pH为5

【技术实现步骤摘要】
一种ZnO量子点掺杂的下转换减反射膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于纳米材料领域，特别涉及一种ZnO量子点掺杂的下转换减反射膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]太阳能是人类取之不尽用之不竭的清洁能源。太阳能电池是可以直接将太阳能转换为电能的装置。但是，目前太阳能电池的光电转换效率并不高。为了提高太阳能电池对太阳光的利用率，通常可以在太阳能电池装置中引入减反射膜，将其镀在太阳能电池玻璃盖板上，用来减少光的反射，从而提高太阳能电池对太阳光的利用率。为了增加太阳能电池对光的利用，人们已经研究出减反效果较好的减反射膜，例如：Ye等以正硅酸四乙酯为前驱体，十六烷基三甲基溴化铵为模板，采用蒸发诱导自组装法制备减反射涂层，这种涂层可以使玻璃的最大透过率高达99.9％，400
‑
1100nm波段的平均透过率达到98.7％(RSC Adv.,2014,4,35818
‑
35822.)。虽然普通减反射膜的可以提高太阳能电池对可响应的太阳光的利用。但是太阳光辐射到地面的太阳光谱构成为295
‑
2500nm，以晶体硅太阳能电池为例，带隙约为1.12ev，对应晶体硅响应的波长为400
‑
1100nm，处于晶体硅可响应的范围内的光可以直接被太阳能电池利用。然而短波长的紫外光能量高，不能被太阳能电池有效利用，大部分以热量的形式释放出来。为了解决这个问题，人们通过将下转换和减反射膜结合起来的方式来调节光谱，将400nm之前的光转换为400
‑
1100nm之间的光。例如：程祖军等人在多孔二氧化硅中掺入Eu
3+
离子，然后制备出掺Eu
3+
离子的SiO2减反射膜，Eu
3+
可以被393nm左右的光激发发射出612nm左右的红光(功能材料与器件学报，2009，第15卷，第3期，第295页)。但是稀土材料昂贵，不利于大规模生产，而且稀土的本征发射峰的位置不容易改变。目前制备出优质的低成本的下转换减反射膜仍然是一项大的挑战。
[0003]现有技术中公开了采用ZnO量子点掺杂的SiO2溶胶，通过提拉镀膜制备下转换减反射膜的方法，制得的薄膜具有减反功能，可以将紫外光转化为可见光。但是该方法制得的下转换减反射膜增透性能不足，且亲水性性能差，清洁有难度。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题为克服现有技术中的下转换减反射膜增透性能不足、且亲水性性能差、清洁有难度的不足之处，提供一种增透效果好、亲水性强的ZnO量子点掺杂的下转换减反射膜及其制备方法。
[0005]为了解决本专利技术的技术问题，所采取的技术方案为，一种ZnO量子点掺杂的下转换减反射膜的制备方法，包括如下步骤：
[0006]S1、制备ZnO量子点：采用溶胶
‑
凝胶法制备ZnO量子点；
[0007]S2、制备碱性SiO2溶胶：以正硅酸四乙酯即TEOS作为硅源、氨水作为催化剂、无水乙醇作为溶剂，通过水解聚合反应制备碱性SiO2溶胶；
[0008]S3、掺入ZnO量子点：向陈化1
‑
5天的碱性SiO2溶胶中滴加挥发性酸调节pH至5
‑
7，
得到转性SiO2溶胶，将步骤S1制得的ZnO量子点加入到转性SiO2溶胶中，其中ZnO量子点在溶胶中的浓度为0.05
‑
1.0mol/L，边滴加边搅拌，制得掺杂ZnO量子点的溶胶；
[0009]S4、提拉镀膜：用清洗好的玻璃基片在上述掺杂ZnO量子点的溶胶中提拉镀膜，将镀膜玻璃基片烘干；
[0010]S5、高温退火：将烘干的镀膜玻璃基片置于管式炉中高温退火，然后在管式炉中自然降至室温后取出，即制得ZnO量子点掺杂的下转换减反射膜；
[0011]其中，步骤S1、S2不分先后顺序。
[0012]作为ZnO量子点掺杂的下转换减反射膜的制备方法进一步的改进：
[0013]优选的，步骤S1中所述ZnO量子点的制备方法如下：
[0014]S11、将二水醋酸锌溶解于无水乙醇中，配置成浓度为0.22
‑
0.37mol/L的醋酸锌的乙醇溶液，置于60℃的水浴下搅拌至呈悬浊液状，记为A溶液；
[0015]S12、将氢氧化钾溶解于无水乙醇中搅拌至溶解，制得浓度为0.53
‑
1.6mol/L的氢氧化钾的乙醇溶液，记为B溶液，且A溶液中添加二水醋酸锌与B溶液中添加氢氧化钾的物质的量比为1:(1
‑
1.5)；
[0016]S13、将A溶液置于30
‑
80℃的水浴温度中，将B溶液逐滴滴加到A溶液中，搅拌3
‑
5min得到澄清溶液，向澄清溶液中加入体积为澄清溶液体积2
‑
3倍的正己烷，静置10
‑
20min后离心、洗涤，制得ZnO量子点待用。
[0017]优选的，步骤S2中所述碱性SiO2溶胶的制备方法如下：
[0018]S21、将正硅酸四乙酯即TEOS和无水乙醇按照1:10的摩尔比混合，在室温条件下磁力搅拌20
‑
30min，转速500
‑
600r/min，配成C溶液；
[0019]S22、将水、氨水和无水乙醇按照5:(0.3
‑
0.5):10的摩尔比混合，并在室温下搅拌搅拌2
‑
3min，配成D溶液；
[0020]S23、将相同体积的C溶液缓慢滴加到D溶液中制成反应前驱溶液；
[0021]S24、将反应前驱溶液放于30
‑
60℃的恒温水浴锅中，并以600r/min的转速进行磁力搅拌，反应7h，制得碱性SiO2溶胶。
[0022]优选的，步骤S3中所述挥发性酸为硝酸或盐酸。
[0023]优选的，步骤S4中所述玻璃基片的清洗步骤如下：将玻璃基片放在5wt％的氢氧化钠溶液中浸泡20
‑
30min，取出用棉布擦拭干净，再用清水或无水乙醇冲洗3
‑
5次，然后浸泡在去离子水中超声10
‑
20min，最后置于烘箱内烘干待用。
[0024]优选的，步骤S4中所述提拉镀膜中玻璃基片的下降速度为50
‑
100mm/min，玻璃基片在溶胶中的浸渍时间为30
‑
60s，玻璃基片上升速度为50
‑
100mm/min，镀膜玻璃基片的烘干温度为50
‑
80℃。
[0025]优选的，步骤S5中所述高温退火的温度为500℃，退火2
‑
3h。
[0026]为解决本专利技术的技术问题，所采取的另一个技术方案为，一种由上述任一制备方法制得的ZnO量子点掺杂的下转换减反射膜。
[0027]本专利技术相比现有技术的有益效果在于：
[0028]1)现有技术在将ZnO量子点掺杂到SiO2溶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种ZnO量子点掺杂的下转换减反射膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、制备ZnO量子点：采用溶胶
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凝胶法制备ZnO量子点；S2、制备碱性SiO2溶胶：以正硅酸四乙酯即TEOS作为硅源、氨水作为催化剂、无水乙醇作为溶剂，通过水解聚合反应制备碱性SiO2溶胶；S3、掺入ZnO量子点：向陈化1
‑
5天的碱性SiO2溶胶中滴加挥发性酸调节pH至5
‑
7，得到转性SiO2溶胶，将步骤S1制得的ZnO量子点加入到转性SiO2溶胶中，其中ZnO量子点在溶胶中的浓度为0.05
‑
1.0mol/L，边滴加边搅拌，制得掺杂ZnO量子点的溶胶；S4、提拉镀膜：用清洗好的玻璃基片在上述掺杂ZnO量子点的溶胶中提拉镀膜，将镀膜玻璃基片烘干；S5、高温退火：将烘干的镀膜玻璃基片置于管式炉中高温退火，然后在管式炉中自然降至室温后取出，即制得ZnO量子点掺杂的下转换减反射膜；其中，步骤S1、S2不分先后顺序。2.根据权利要求1所述的一种ZnO量子点掺杂的下转换减反射膜的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述ZnO量子点的制备方法如下：S11、将二水醋酸锌溶解于无水乙醇中，配置成浓度为0.22
‑
0.37mol/L的醋酸锌的乙醇溶液，置于60℃的水浴下搅拌至呈悬浊液状，记为A溶液；S12、将氢氧化钾溶解于无水乙醇中搅拌至溶解，制得浓度为0.53
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1.6mol/L的氢氧化钾的乙醇溶液，记为B溶液，且A溶液中添加二水醋酸锌与B溶液中添加氢氧化钾的物质的量比为1:(1
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1.5)；S13、将A溶液置于30
‑
80℃的水浴温度中，将B溶液逐滴滴加到A溶液中，搅拌3
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5min得到澄清溶液，向澄清溶液中加入体积为澄清溶液体积2
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3倍的正己烷，静置10
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20min后离心、洗涤，制得ZnO量子点待用。3.根据权利要求1所述的一种ZnO量子点掺杂的下转换减反射膜的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄建勇，费广涛，许少辉，
申请(专利权)人：上海西源新能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：