一种ZnO-SiO2双涂层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

【技术实现步骤摘要】
一种ZnO
‑
SiO2双涂层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，特别涉及一种底层为ZnO下转换涂层、顶层为SiO2减反膜涂层组成的同时具有下转换和减反射功能的薄膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着社会的快速发展和全球能源消耗的不断增加，能源短缺已成为一个日益重要的问题。太阳能作为一种可再生能源备受关注，但目前太阳能电池的光伏转换效率不高。一方面，硅半导体的带隙能量(主要响应波长在400
‑
1100nm)与太阳光谱(250
‑
2500nm)并不完全匹配，这限制了能源效率，光谱失配损失占太阳能电池能量损失的60％以上。另一方面，太阳能电池和光伏玻璃的表面可以反射阳光，造成能量损失。
[0003]减反射膜可以有效地消除或降低入射光的反射，但是太阳能电池仍然不能利用响应波长之外的能量。大部分高能的紫外光不能被太阳能电池利用，大大降低了太阳能电池的效率，另外，紫外线还会加速太阳能电池的老化，降低其使用寿命。下转换材料可以将紫外光转化为可见光或近红外光，从而被太阳能电池吸收和利用。因此，下转换发光不仅可以减少紫外光照对太阳能电池的有害影响，还可以提高太阳能电池的光电转换效率。
[0004]人们通常将稀土离子或量子点作为下转换发光材料，将其掺杂或复合进减反射膜中，获得既可以减少光的反射又具有下转换发光的双重功能的薄膜。但是，发光材料常常与减反射膜匹配性差，导致减反射膜原有减反效果减弱。例如R
ú
bia等人将稀土Er
3+
离子作为发光材料复合进减反射膜，虽然减反射膜具备光转换性能，但是复合之后的减反射膜镀在玻璃基片上在可见光和近红外波段的平均透过率降低了7％(Solar Energy 170(2018)752
‑
761)。而且，将发光材料复合进减反射膜，发光材料的添加量受到很大的限制，这也限制了下转换发光强度的提高。目前将下转换发光应用在光伏中仍是一项值得挑战的课题。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题为克服现有技术中发光材料与减反射膜复合时的不匹配问题，提供一种同时具有下转换和减反射功能的ZnO
‑
SiO2双涂层的下转换减反射膜及其制备方法。
[0006]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
‑
SiO2双涂层的下转换减反射膜，结构上从下到上依次包括玻璃基片、ZnO涂层和SiO2涂层，其中所述ZnO涂层的厚度为80
‑
150nm，所述SiO2涂层的厚度为100
‑
200nm。
[0007]为了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ZnO
‑
SiO2双涂层的下转换减反射膜的制备方法，包括如下步骤：
[0008]S1、制备ZnO量子点镀膜液：采用溶胶
‑
凝胶法制备ZnO量子点，将ZnO量子点分散在无水乙醇中，制备澄清的、浓度为0.2
‑
2mol/L的ZnO量子点镀膜液；
[0009]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，通过溶胶
‑
凝胶法制备碱性SiO2溶胶，其中SiO2的浓度为0.5
‑
0.8mol/L，室温
下陈化3
‑
7天待用；
[0010]S3、在玻璃基片上镀制ZnO涂层：用清洗好的玻璃基片在上述ZnO量子点镀膜液中提拉镀膜，得到镀有ZnO涂层的玻璃基片，烘干待用；
[0011]S4、在ZnO涂层上镀制SiO2涂层：将陈化3
‑
7天的碱性SiO2溶胶用HNO3调节溶胶pH值为5
‑
7，然后将镀有ZnO涂层的玻璃基片在该溶胶中提拉镀膜，镀膜结束后烘箱烘干即制得ZnO
‑
SiO2双涂层的下转换减反射膜；
[0012]其中，步骤S2、S3不分先后顺序。
[0013]作为ZnO
‑
SiO2双涂层的下转换减反射膜的制备方法进一步的改进：
[0014]优选的，所述溶胶
‑
凝胶法制备ZnO量子点的步骤如下：
[0015]S11、称取2.4g二水醋酸锌加入到30
‑
50ml无水乙醇中，随后在温度为60℃的水浴锅中搅拌40
‑
60min，调节水浴温度为28
‑
32℃，使得溶液温度降至恒温，记为A溶液；
[0016]S12、将0.45g的KOH加入到20
‑
30ml的无水乙醇中，搅拌至溶解，制得氢氧化钾的乙醇溶液，记为B溶液；
[0017]S13、将B溶液加入到A溶液中，搅拌至混合溶液变澄清，向澄清溶液中加入体积为澄清溶液体积2
‑
3倍的正己烷，产生白色沉淀，静置10
‑
20min后离心、洗涤，制得ZnO量子点。
[0018]优选的，步骤S2中所述碱性SiO2溶胶的制备方法如下：
[0019]S21、将正硅酸四乙酯即TEOS和无水乙醇即EtOH按照摩尔比为TEOS：EtOH＝1:10混合，在室温下磁力搅拌20
‑
30min记为溶液C；
[0020]S22、将H2O、EtOH和NH3·
H2O按照摩尔比为H2O:EtOH:NH3·
H2O＝5：10:(0.2
‑
0.5)混合，并在室温下磁力搅拌2
‑
3min记为溶液D；
[0021]S23、将C溶液缓慢地加到D溶液中并不断搅拌，其中C和D的混合溶液的物质的摩尔比为TEOS:EtOH:H2O:NH3·
H2O＝1:20:5:(0.2
‑
0.5)。将混合溶液置于恒温水浴锅中进行磁力搅拌，搅拌转速设置为500
‑
600r/min，水浴温度设置为25
‑
35℃，反应时间为6
‑
8小时，得到碱性SiO2溶胶。
[0022]优选的，步骤S3所述玻璃基片的清洗步骤如下：将合适大小的玻璃基片放入5
‑
10wt％的氢氧化钠溶液中浸泡20
‑
30min，然后取出，在自来水下冲洗并用绸布擦拭，再用去离子水冲洗，随后放在无水乙醇中浸泡，倒掉无水乙醇烘干待用。
[0023]优选的，步骤S3和S4中提拉镀膜的具体参数为：提拉镀膜时，下降速度为50
‑
100mm/min，玻璃基片在分散液中浸渍时间为30
‑
60s，上升速度为50
‑
100mm/min。
[0024]本专利技术相比现有技术的有益效果在于：
[0025](1)本专利技术避免了发光材料与减反射膜复合时的不匹配问题，将下转换发光材料制备成了下转换涂层；先本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种ZnO
‑
SiO2双涂层的下转换减反射膜，其特征在于，结构上从下到上依次包括玻璃基片、ZnO涂层和SiO2涂层，其中所述ZnO涂层的厚度为80
‑
150nm，所述SiO2涂层的厚度为100
‑
200nm。2.一种权利要求1所述ZnO
‑
SiO2双涂层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量子点镀膜液：采用溶胶
‑
凝胶法制备ZnO量子点，将ZnO量子点分散在无水乙醇中，制备澄清的、浓度为0.2
‑
2mol/L的ZnO量子点镀膜液；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，通过溶胶
‑
凝胶法制备碱性SiO2溶胶，其中SiO2的浓度为0.5
‑
0.8mol/L，室温下陈化3
‑
7天待用；S3、在玻璃基片上镀制ZnO涂层：用清洗好的玻璃基片在上述ZnO量子点镀膜液中提拉镀膜，得到镀有ZnO涂层的玻璃基片，烘干待用；S4、在ZnO涂层上镀制SiO2涂层：将陈化3
‑
7天的碱性SiO2溶胶用HNO3调节溶胶pH值为5
‑
7，然后将镀有ZnO涂层的玻璃基片在该溶胶中提拉镀膜，镀膜结束后烘箱烘干即制得ZnO
‑
SiO2双涂层的下转换减反射膜；其中，步骤S2、S3不分先后顺序。3.根据权利要求2所述的ZnO
‑
SiO2双涂层的下转换减反射膜的制备方法，其特征在于，步骤S1所述ZnO量子点的制备步骤如下：S11、称取2.4g二水醋酸锌加入到30
‑
50ml无水乙醇中，随后在温度为60℃的水浴锅中搅拌40
‑
60min，调节水浴温度为28
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32℃，使得溶液温度降至恒温，记为A溶液；S12、将0.45g的KOH加入到20
‑
30ml的无水乙醇中，搅拌至溶解，制得氢氧化钾的乙醇溶液，记为B溶液；S13、将B溶液加入到A溶液中，搅拌至混合溶...

【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：