光伏玻璃表面减反射膜的制备方法技术

一种光伏玻璃表面减反射膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：①制备无机－有机杂化硅溶胶；②涂膜；③疏水处理；④固化处理。与现有技术相比，本发明专利技术的优点在于：减反射膜与衬底光伏玻璃之间的膜基结合力较强，而提高了镀膜光伏玻璃表面减反膜的耐擦拭性能；在减反射薄膜表面形成一层低表面能的疏水基团，从而减少水分对薄膜微观结构的腐蚀，保证了镀膜光伏玻璃的长使用寿命；本发明专利技术整体工艺成本低廉，技术路线简单，适合工业化大规模的应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光伏玻璃表面处理方法，尤其涉及一种光伏玻璃表面减反射膜的 制备方法。
技术介绍
世界范围内的能源紧张和环保压力极大地促进了人们对太阳能电池光伏组件的 研发、应用。随着人们对太阳能电池光伏组件的不断优化，太阳能光伏组件中晶体硅电池片 的转换效率已接近极限值，继续依靠提高电池片本身效率来提高光伏组件实际输出功率变 得十分困难，但是可以通过增加光强度等其他方式来提高效率。目前，人们普遍采用一种含 铁量较低的光伏玻璃作为太阳能电池光伏组件用的封装玻璃，这种玻璃在可见光波段具有 较高的透过率。但是由于光伏玻璃与空气之间折射率差异，光伏玻璃对可见光仍存在约8% 的反射。通过在光伏玻璃表面涂制一层减反射膜可以有效地提高光的透过率，从而提高太 阳能电池光伏组件的输出功率。目前，用来生产光伏玻璃用减反射膜的主要技术有化学腐蚀法、磁控溅射法。美国 专利US4019884公开了一种美国Coming公司在玻璃表面经化学蚀刻制备减反射膜的技术， 可将玻璃表面反射率降低到0. 5%。另外，美国专利US45355026公开了在基片上先沉积一 层SiO2薄膜，然后采用化学刻蚀形成孔洞从而实现减反射的效果，丹麦SurarcTechnology A/S公司利用该方法在光伏玻璃两面实现透射率增加5%的光学减反射膜。但是，化学腐蚀 法的工艺复杂，成本高，并且使用的是易污染环境的氢氟酸类化学试剂。磁控溅射法镀制的 减反膜性能优异，能实现广谱减反射效果，但是相对而言成本较为昂贵。溶胶凝胶方法也是一种制备氧化硅减反射膜比较成熟的技术，在显示器、激光器 等领域得到广泛应用。申请号为99113476. 1的中国专利技术专利申请公开《用于玻璃显示屏宽 带减反射纳米涂层和生产方法》(公开号为CN1263354A)，该申请公开了一项用于液晶显示 器、计算机显示屏的减反射涂层专利，它通过向二氧化硅纳米颗粒交联网络或颗粒网络中 渗入有机添加剂和硅烷偶联剂，利用酸碱两步法制备出了高强膜基结合力的减反射涂层。 又如专利号为ZL200510016828.7的中国专利技术专利《高强有机/无机纳米复合透明膜层材料 及制备方法》(授权公告号为CN1294219C)，该专利公开了一种以无机酸为催化剂，在异丙 醇中共水解酞酸酯、硅酸酯和硅烷偶联剂获得溶胶，经涂膜得到一种用于汽车车灯、光盘表 面、显示器件等领域的高折射率高强度的减反射涂层。目前为止，尚未发现专门针对光伏组 件封装用的利用溶胶-凝胶法制备减反射膜的专利，而且现有专利中公开的方法如果直接 使用到光伏领域通常会存在很多问题，例如，与衬底玻璃的结合性能差，薄膜容易脱落，不 耐擦洗；减反射膜膜层表面覆盖了大量羟基，导致膜层容易吸水潮解，如将其直接用于长期 放置在室外的太阳能电池光伏组件上时，其减反射性能将逐渐衰减甚至完全失效。为了满 足太阳能电池光伏组件的要求，封装用光伏玻璃减反射膜不仅要具有良好宽谱增透效果， 还必须具有良好的膜基结合力和自清洁疏水效果。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种膜基结合力强、自 清洁疏水性佳的。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为一种光伏玻璃表面减反射膜的制 备方法，其特征在于包括如下步骤①制备无机-有机杂化硅溶胶，使用的原料包括去离子水、催化剂、硅源、硅烷偶 联剂及溶剂，其中上述物质的摩尔比如下为硅源去离子水催化剂溶剂硅烷偶联剂 =1.0 0.1 5.0 0.01 5.0 20 200. 0 0. 01 10 ；②涂膜，将步骤①中得到的无机-有机杂化硅溶胶涂覆于经过清洗、干燥后的光 伏玻璃上；③疏水处理，将涂膜后的光伏玻璃通过有机物气氛处理，温度为20 350°C，压力 为1 5atm ；④固化处理，将疏水处理后的光伏玻璃在温度为200 550°C条件下固化处理1 180分钟，得到具有减反射膜的光伏玻璃。 制备无机_有机杂化硅溶胶具体可以通过如下两种方式制备第一种步骤①中所述的制备无机_有机杂化硅溶胶为先将去离子水、催化剂、溶 剂混合，水浴加热并勻速搅拌，加热温度控制为10 80°C，接着加入硅源和硅烷偶联剂，保 持恒温并且勻速搅拌的条件下水解1 30h，得到无机-有机杂化硅溶胶。获得的无机_有 机杂化硅溶胶经过1 15天的老化后用于涂膜。第二种，步骤①中所述的制备无机_有机杂化硅溶胶为先将去离子水、催化剂、一 部分溶剂混合，水浴加热并勻速搅拌，加热温度为10 80°C，接着加入硅源，保持恒温并且 勻速搅拌的条件下水解1 30h，得到硅溶胶；将硅烷偶联剂与剩余溶剂混合，得到混合液， 然后将硅溶胶与混合液混合搅拌，得到无机_有机杂化硅溶胶。所述的硅源为正硅酸甲酯或正硅酸乙酯中的一种或一种以上；溶剂为甲醇、乙醇、 乙二醇或异丙醇中的一种或一种以上；催化剂为盐酸、氨水或氢氧化钠中的一种；硅烷偶 联剂为Y “氨丙基三乙氧基硅烷、十三氟代辛烷基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或 (3-氯丙基)三甲氧基硅烷中的一种或一种以上。步骤②中所述的涂膜可以通过旋涂、提拉、喷涂或印刷而完成。步骤③中所述的有机物气氛处理中的有机物可以是甲基三甲氧基硅烷、六甲基二 硅氮烷、三甲基氯硅烷或十三氟代辛烷基三乙氧基硅烷中的一种或一种以上。与现有技术相比，本专利技术的优点在于由于在光伏玻璃表面减反射膜的存在，在可 见到红外波段具有广谱减反效果；硅烷偶联剂可以有效地控制二氧化硅薄膜的网络结构， 增加二氧化硅颗粒之间的相互作用力，同时增强减反射膜与衬底玻璃之间的膜基结合力， 从而提高了薄膜的耐擦拭性能，所得制品能通过DIN 58196-4，DIN 58196-5，DIN58196-6 规定的机械耐久性测试标准；通过溶胶凝胶方法制备出的氧化硅减反射膜表面存在大量羟 基，羟基的存在使得薄膜容易吸附空气中的水分而潮解，导致氧化硅薄膜减反射性能衰减。 通过气氛处理，可以在减反射薄膜表面形成一层低表面能的疏水基团，该基团可阻止氧化 硅薄膜对水分的吸附，从而减少水分对薄膜微观结构的腐蚀，延长氧化硅膜的使用寿命；本 专利技术整体工艺成本低廉，技术路线简单，适合工业化大规模的应用。附图说明图1为实施例1中疏水处理后的光伏玻璃表面结构示意图。图2为实施例1中疏水处理前的减反射膜的接触角照片。图3为实施例1中疏水处理后的减反射膜的接触角照片。图4为实施例1中减反射膜涂覆前后透视率对比曲线图。具体实施例方式以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。实施例1 将0. Imol水、0. 035mol NH3 · H2O和5mol无水乙醇混合搅拌加热，待温 度达到设定温度30°C，迅速加入0. 05mol正硅酸乙酯(TEOS)，保持温度不变，持续搅拌30h， 得到稳定透明的二氧化硅溶胶AjfO. 003mol Y -氨丙基三乙氧基硅烷缓慢加入0. 3mol无 水乙醇中，不断搅拌5min，得到溶液B。将溶液B缓慢滴入溶胶A中，搅拌5min，得到有无 机_机杂化硅溶胶，老化10天待用。利用提拉法进行镀膜，提拉速度2mm/s，提拉次数3次，提拉结束后自然晾干就可 以得到透明的二氧化硅凝胶膜。对上述制得的凝胶膜在50 150°C条件下进行十三氟代辛 烷基三乙氧基硅烷气氛处理，处理气压为1. 5a本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏玻璃表面减反射膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：　　①制备无机－有机杂化硅溶胶，使用的原料包括去离子水、催化剂、硅源、硅烷偶联剂及溶剂，其中上述物质的摩尔比如下为硅源∶去离子水∶催化剂∶溶剂∶硅烷偶联剂＝１．０∶０．１～５．０∶０．０１～５．０∶２０～２００．０∶０．０１～１０；　　②涂膜，将步骤①中得到的无机－有机杂化硅溶胶涂覆于经过清洗、干燥后的光伏玻璃上；　　③疏水处理，将涂膜后的光伏玻璃通过有机物气氛处理，温度为２０～３５０℃，压力为１～５ａｔｍ；　　④固化处理，将疏水处理后的光伏玻璃在温度为２００～５５０℃条件下固化处理１～１８０分钟，得到具有减反射膜的光伏玻璃。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：倪志龙，王彪，杨晔，宋伟杰，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：97[中国|宁波]