一种近红外高透过率镀膜玻璃及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种近红外高透过率镀膜玻璃及其制备方法，属于镀膜玻璃领域。所述一种近红外高透过率镀膜玻璃的制备方法，由以下步骤组成：AO膜层制备、ITO膜层制备、制备外涂层。本发明专利技术的近红外高透过率镀膜玻璃，能够在提高镀膜玻璃可见光透过率的同时，有效提高近红外光的透过率，充分利用太阳辐射中近红外光区的能量；以及提高ITO膜层与其他膜层的相容性，消除层间应力，降低层间散射；并提高镀膜玻璃在高温、高湿环境中的工作稳定性及耐腐蚀性能，提高镀膜玻璃的长期使用性能，降低维护成本。降低维护成本。

【技术实现步骤摘要】
一种近红外高透过率镀膜玻璃及其制备方法


[0001]本专利技术涉及镀膜玻璃领域，尤其是涉及一种近红外高透过率镀膜玻璃及其制备方法。

技术介绍

[0002]二十一世纪人类面临的十大全球性问题中，生态问题、人口问题都迫使人们尽快找到一种可再生无污染的新能源，以维持人类生产和生活。特别是近年来，随着气候变化、生态环境恶化、能源危机等一系列全球性问题日益严峻，各国越来越重视建筑节能和可再生能源利用。其中，建筑业耗能占据了欧、美、中等各国能源消耗总量的40%左右，预计到2050年全球建筑能耗将占总能耗的 50%。因此，许多发达国家已陆续提出零能耗建筑目标，以实现建筑能耗的供需平衡。
[0003]太阳辐射到地球上的能量按波长可分为紫外光、可见光和红外光。紫外光区能量仅占太阳辐射能的3%左右，可见光区占47%左右，红外光区占50%左右。其中，约98%的太阳光辐射能量都集中在300
‑
2500nm的波段范围，因而太阳辐射到地球上的红外光区的能量主要集中在近红外光区（800
‑
2500nm）。由此，有效收集利用近红外光的能量具有重要意义。为实现建筑能耗的供需平衡，光伏建筑一体化（BIPV）系统，已成为建筑太阳能利用技术研发的新方向。该系统是将光伏太阳能电池与建筑体相融合，通过对太阳辐射能量（特别是近红外光区能量）进行收集后，实现对建筑体的供电、供暖、降温。在对太阳辐射能量的收集过程中，在太阳光到达光伏太阳能电池的有源层之前，需要通过TCO镀膜玻璃。而TCO镀膜玻璃的性能则会直接影响通过其的太阳光波段及透光量，进而影响光伏太阳能电池的光电转换效率。
[0004]ITO镀膜玻璃，全称氧化铟锡镀膜导电玻璃，是一种透明导电材料。其主要成分是氧化铟和氧化锡，通常在玻璃基板上通过物理蒸镀或磁控溅射等方法镀上一层氧化铟锡膜层制备而成。ITO镀膜玻璃具有透明度高、导电性能较好、电阻率交底等特点，ITO镀膜玻璃在光电领域被广泛应用于液晶显示器、触摸屏、太阳能电池产品中。ITO镀膜玻璃作为在太阳能电池中应用最广泛的TCO材料，在可见光区的透过率可以达到85%以上，但其在近红外光区的透过率不理想，无法有效利用太阳辐射中近红外光区的能量。
[0005]为提高ITO镀膜玻璃的性能，现有技术中，有将ITO膜层与其他膜层复合的技术公开。但是，ITO膜层与其他膜层的相容性不理想，各膜层的层间应力无法有效消除，ITO镀膜玻璃在工作过程中存在有应力破坏的问题，会导致膜层的脱落、破损等情况发生。并且，ITO膜层与其他膜层复合后，各膜层的不良结合还会导致层间散射的问题，无法有效提高ITO镀膜玻璃的光透过性能。
[0006]进一步的，由于ITO膜层具有一定的吸湿性，ITO镀膜玻璃在高温、高湿环境中的工作稳定性及耐腐蚀性能不理想，限制ITO镀膜玻璃的长期使用性能，增加太阳能电池维护成本。

技术实现思路

[0007]为解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供一种近红外高透过率镀膜玻璃及其制备方法，能够在提高镀膜玻璃可见光透过率的同时，有效提高近红外光的透过率，充分利用太阳辐射中近红外光区的能量；以及提高ITO膜层与其他膜层的相容性，消除层间应力，降低层间散射；并提高镀膜玻璃在高温、高湿环境中的工作稳定性及耐腐蚀性能，提高镀膜玻璃的长期使用性能，降低维护成本。
[0008]为解决以上技术问题，本专利技术采取的技术方案如下：一种近红外高透过率镀膜玻璃的制备方法，由以下步骤组成：AO膜层制备、ITO膜层制备、制备外涂层。
[0009]所述AO膜层制备，采用去离子水清洗玻璃基板3
‑
5次，控制风刀干燥温度为25
‑
35℃，干燥清洗后的玻璃基板，获得洁净玻璃基板；将洁净玻璃基板置于ALD沉积室内，控制ALD沉积室内真空度为900
‑
1000Pa，温度为220
‑
250℃，然后在氮气气氛保护下，向ALD沉积室内通入气态三甲基铝，控制载气流量为130
‑
180sccm，脉冲时间0.1
‑
0.12s；氮气吹扫去除过量的气态三甲基铝后，向ALD沉积室内通入气态去离子水，控制载气流量为130
‑
180sccm，脉冲时间0.1
‑
0.12s；氮气吹扫去除过量的气态去离子水后，循环前述通入气态三甲基铝和气态去离子水的操作，至AO膜层的厚度为1.5
‑
3nm，制得第一玻璃基板。
[0010]所述ITO膜层制备，将第一玻璃基板置于磁控溅射装置的反应腔内，采用氩气和氧气的混合气体置换完全反应腔内的空气，控制反应腔的真空度为400
‑
500Pa；采用ITO靶材为溅射靶材，氩气和氧气的混合气体为溅射气体，控制磁控溅射功率为0.8
‑
1.3kW，磁控溅射温度为300
‑
320℃，磁控溅射制备ITO膜层至膜层厚度为120
‑
150nm；转入至退火炉内，控制退火温度为450
‑
480℃，退火时间25
‑
35s；转入至降温平衡室内，控制降温平衡室真空度为180
‑
200Pa，自然降温至200
‑
220℃，保温，静置平衡20
‑
30min；继续降温至100
‑
120℃，保温，静置平衡20
‑
30min，制得第二玻璃基板。
[0011]所述ITO膜层制备中，混合气体中氩气和氧气的分压比为13
‑
16:1；ITO靶材中氧化铟与氧化锡的摩尔比为90
‑
92:8
‑
10。
[0012]所述制备外涂层，将第二玻璃基板置于喷涂装置内，将外涂层剂喷涂至第二玻璃基板的ITO膜层上表面，置于70
‑
80℃温度环境下，保温静置12
‑
16h；然后升温至120
‑
130℃，保温静置10
‑
12h，制得近红外高透过率镀膜玻璃。
[0013]所述制备外涂层中，外涂层剂的制备方法为：将2,2
‑
二羟甲基丙酸和聚丙二醇混合均匀，在氮气气氛环境下，升温至65
‑
70℃，保温投入二苯基甲烷
‑
4,4
’
二异氰酸酯、改性剂，保温反应5
‑
6h；保持温度为65
‑
70℃，继续投入改性粉体，搅拌反应3
‑
4h，自然冷却至30
‑
40℃，投入三乙胺、去离子水、无水丙酮，200
‑
300rpm搅拌30
‑
50min，制得外涂层剂；改性剂为聚甲基丙烯酸十三氟辛酯；改性粉体包括有：纳米二氧化钛、纳米二氧化锆。
[0014]所述外涂层剂的制备中，2,2
‑
二羟甲基丙酸、聚丙二醇、二苯基甲烷
‑<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种近红外高透过率镀膜玻璃的制备方法，其特征在于，由以下步骤组成：AO膜层制备、ITO膜层制备、制备外涂层；所述AO膜层制备，将结晶玻璃基板置于ALD沉积室内，控制ALD沉积室内真空度为900
‑
1000Pa，温度为220
‑
250℃，然后在氮气气氛保护下，循环通入气态三甲基铝、气态去离子水，至AO膜层的厚度为1.5
‑
3nm，制得第一玻璃基板；所述ITO膜层制备，将第一玻璃基板置于磁控溅射装置的反应腔内，控制反应腔的真空度为400
‑
500Pa；采用ITO靶材为溅射靶材，氩气和氧气的混合气体为溅射气体，磁控溅射制备ITO膜层至膜层厚度为120
‑
150nm；经退火处理，转入至降温平衡室内，在真空度为180
‑
200Pa环境中，分别在200
‑
220℃和100
‑
120℃温度条件下，静置平衡，制得第二玻璃基板；所述制备外涂层，将外涂层剂喷涂至第二玻璃基板的ITO膜层上表面，固化，制得近红外高透过率镀膜玻璃；所述外涂层剂的制备方法为，将2,2
‑
二羟甲基丙酸和聚丙二醇混合均匀，在氮气气氛环境下，升温至65
‑
70℃，保温投入二苯基甲烷
‑
4,4
’
二异氰酸酯、改性剂，保温反应；保持温度为65
‑
70℃，继续投入改性粉体，搅拌反应，自然冷却至30
‑
40℃，投入三乙胺、去离子水、无水丙酮，搅拌均匀，制得外涂层剂；所述改性剂为聚甲基丙烯酸十三氟辛酯；所述改性粉体包括有：纳米二氧化钛、纳米二氧化锆。2.根据权利要求1所述的近红外高透过率镀膜玻璃的制备方法，其特征在于，所述AO膜层制备中，每次通入气态三甲基铝过程中，控制载气流量为130
‑
180sccm，脉冲时间0.1
‑
0.12s；每次通入气态去离子水过程中，控制载气流量为130
‑
180sccm，脉冲时间0.1
‑
0.12s。3.根据权利要求1所述的近红外高透过率镀膜玻璃的制备方法，其特征在于，所述ITO膜层制备中，磁控溅射功率为0.8
‑
1.3kW，磁控溅射温度为300
‑
320℃；磁控溅射制备ITO膜层至膜层厚度为120
‑
150nm；转入至退火炉内，控制退火温度为450
‑
480℃，退火时间25
‑
35s；转入至降温平衡室内，控制降温平衡室真空度为180
‑
200Pa，自然降温至200
‑
220℃，保温，静置平衡20
‑
30min；继续降温至100
‑
120℃，保温，静置平衡20
‑
30min，制得第二玻璃基板；混合气体中氩气和氧气的分压比为13
‑
16:1；ITO靶材中氧化铟与氧化锡的摩尔比为90
‑
92:8
‑
10。4.根据权利要求1所述的近红外高透过率镀膜玻璃的制备方法，其特征在于，所述制备外涂层中，固化是在70
‑
80℃温度环境下，保温静置12
‑
16h；然后升温至120
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：窦雪，刘静静，孙珲，薛鹏，窦帅，肇启文，郑学臻，窦杰，
申请(专利权)人：山东蓝玻玻璃科技有限公司，
类型：发明
国别省市：