抗反射涂层及其制造方法技术

本发明专利技术涉及抗反射涂层及其制造方法。更具体地说，本发明专利技术涉及具有渐次变化的孔隙度的涂层，该涂层通过这样的方法制造，该方法包括：制备具有特定量的正硅酸四乙酯、聚乙二醇、盐酸、乙醇、丁醇和水的液体组合物；将所述液体组合物施加到加热的基材表面；将经涂覆的玻璃体系加热到高于所述加热的基材的温度的温度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及抗反射涂层。特别是，本专利技术涉及能够用于提高光伏器件中使用的玻璃的透光性的抗反射涂层。本专利技术还涉及所述抗反射涂层的制造方法。
技术介绍
本申请中引用的所有美国专利和中请公开，其全部内容以引用方式并入本申请。如有冲突，以本说明书包括的定义为准。随着全球人口持续增长，能量和能源的需求也持续增长。在上个世纪，已经看到化石燃料消耗的稳步增长，这对于能源饥渴的全球人口是可以预期的。据估计，在2004年，人类生产的能量的86%来自化石燃料的燃烧。化石燃料是不可再生资源，化石燃料的储量消耗得比它们能够被替代的速度更快。因此，开发可再生能源的运动已开展以满足增加的能源需求。在过去的十到二十年里，人们日益重视开发有效地利用替代能源的技术，如太阳能、氢能和风能，以满足增长的全球需求。在替代能源中，太阳被认为是最丰富的天然资源，其每天供给无限的能量照耀地球。存在众多用于捕捉太阳光能并将其转换成电能的技术。光伏(photovoltaic,PV)模块代表了这种技术，到今天为止，已发现其在许多领域的应用，如远程电力体系、空间飞行器和消耗类产品如无线设备。已知PV模块包括薄膜，如透明的前导体，该薄膜通常被称为透明的导电薄膜或透明的导电氧化物薄膜。提高包括这些薄膜的PV器件的效率通常由许多因素限制。这些因素其中之一是透过PV器件的光透射率的固有限制，由此，光透射率被薄膜涂层以及其他PV 器件组件如PV玻璃盖片(cover glass)限制。因此，如果可以增加PV器件的光透射率，则可能实现PV器件的更高的电转换效率。因此,在光伏效率(photovoltaic efficiency)的小改善带来的益处可以在模块的使用寿命中累积并提高金融回报。PV器件通常包括外层玻璃，称为玻璃盖片。当这些模块利用玻璃盖片形成的外层时，由于玻璃盖片和空气之间的折射率的差异，入射光被反射而从PV器件离去，这导致可用于转换成电能的入射光量减少。为了抵消入射光可用性的减少，通常使用设置于PV玻璃盖片外表面上的抗反射涂层。这种抗反射涂层可以起这样的作用最大限度地减少入射光从PV器件离去的反射并最大限度地提高光透过玻璃盖片进入PV器件的光透射率。由于每天入射到地球上的光子的量是无限的，任何对透过PV器件的光透射率的改善均具有潜在的益处。抗反射涂层的用途是本领域公知的。通常的抗反射涂层可由本领域已知能够赋予抗反射性的铝、锡、锌、硅、钛或任何其他金属的氧化物、氮氧化物和/或碳氧化物形成。包括硅如SiO2和SiON的抗反射涂层在本领域相当普遍，这是因为1)制造基于硅的抗反射涂层的方法是公知的；2)它们的生产成本相对低廉；3)它们的化学性质已被详细了解。通过在玻璃盖片上形成低折射率的硅涂层，在降低PV玻璃盖片的反射方面已取得了一些成功。美国专利No. 7，128，944披露一种低折射率的二氧化硅涂层，其通过以下方法形成使用水性涂料溶液和表面活性剂混合物涂覆玻璃，所述水性涂料溶液具有3至8的PH，并含有O. 5重量％至5.0重量％的粒径为IOnm至60nm的n和表面活性剂混合物；将涂覆过的玻璃干燥；在至少600°C的温度下热增韧(thermal toughening);并通过强制的空气流热回火(thermal tempering)。其他低折射率二氧化硅涂层已通过以下方法形成将玻璃基材浸在正硅酸四乙酯和乙醇的混合物中以在玻璃上形成液体涂层，或在玻璃上喷涂正硅酸四乙酯和乙醇的混合物以形成液体涂层；从液体涂层蒸发乙醇以形成涂层残余物，然后加热涂层残余物以将正硅酸四乙酯转化为二氧化硅。已发现，在液体涂层中引入聚乙二醇在加热过程中在二氧化硅涂层中产生孔，这进一步降低了二氧化硅的折射率并提高光透射率。 然而，使用含正硅酸四乙酯、聚乙二醇和乙醇的液体涂层形成的二氧化硅涂层，尽管是公知的，但未示出透射率的持续改善。因此，在本领域需要这样的抗反射涂层及其制备方法，该抗反射涂层实现持续的改善性能。
技术实现思路
本专利技术提供制造抗反射涂层的方法，该抗反射涂层可获得抗反射性能同时具有比本领域已知的抗反射涂层更高的持续性。特别是，本专利技术提供这样的方法，该方法允许快速并一致地生产提高光通过基材的透射率的涂层。相应地，本专利技术提供具有新特征的。该方法包括在基材上制备二氧化硅层，该方法包括(i)制备包含含Si和O的原料、聚合的二醇、强酸、至少第一醇、至少第二醇和水的组合物；(ii)将所述组合物施加到略加热的基材表面以形成涂层；和(iii)将经涂覆的所述基材加热到更高的温度以形成最后涂层。根据本专利技术的方法利用了一系列化学部分，这些化学部分当被施加到略加热的基材的至少一个表面时提供本申请所描述的创造性特征，所述略加热的基材随后被加热到更高的温度。所述化学部分优选为既含Si又含O的原料化合物、聚合的二醇、强酸和醇。这些化合物的水溶液当被施加到略加热的基材的至少一个表面时允许生产提高通过基材的光透射率和抗反射涂层效率的二氧化硅薄膜层，所述略加热的基材随后被加热到更高的温度。在本专利技术的一个方面中，提供一种单层。在本专利技术的一个方面中，提供一种双层。在本专利技术的一个方面中，提供一种三层。在本专利技术的另一个方面中，提供一种由抗反射涂料形成的抗反射层及其制造方法，该抗反射层在层的整个厚度上具有渐次变化的孔隙度。在本专利技术的另一个方面中，提供一种由抗反射涂料形成的抗反射层及其制造方法，该抗反射层具有渐次变化的孔隙度使得较大的孔位于最靠近基材处并在层的整个厚度上随着远离基材而变小。在本专利技术的另一个方面中，提供一种提高抗反射涂层的涂层效率的方法。如同一申请人提交的同时待审的美国专利申请编号No. 12/045，451所描述，已发现，当反应混合物包括大于一种的醇(其中一种醇比至少另一种醇具有更高的沸点)时，观察到当被施加到基材的至少一个表面时，溶剂的不利的蒸发减少。这种不利的蒸发可增加材料和清理的费用，还可产生不均匀的未充分润湿基材的液体涂层。因此，在反应混合物中存在大于一种的醇可以增强抗反射涂层效率。附图说明将参考以下附图详细描述本专利技术的说明性实施方案，其中图I示出根据本专利技术的单层抗反射涂层体系。图2示出根据本专利技术的单层抗反射涂层体系的扫描电子显微镜(SEM)照片。图3示出根据本专利技术的双层抗反射涂层体系。 图4示出根据本专利技术的三层抗反射涂层体系。图5示出根据本专利技术的单层抗反射涂层体系的光透射率增量图。优选实施方案的详细说明本专利技术可以许多不同的形式实施，不过本申请中仅描述一些说明性实施方案，应该理解本申请披露的内容应被认为是提供本专利技术的原则的实例，这些实例并不旨在将本专利技术限制为本申请中描述和/或说明的优选实施方案。充分详细地披露了各种实施方案以使本领域技术人员能够实施本专利技术。应该理解，可采用其他实施方案，并且可作出结构和逻辑的变化而不脱离本专利技术的精神或范围。本申请中所用“沉积到”或“沉积在”是指所述物质被直接或间接施加在所指的层之上。如果间接施加，则可介入一个或多个层。此外，除非另有说明，当使用“///... ”或类似的格式描述本专利技术的涂层时，是指各个连续的物质被直接或间接沉积到前面的物质之上。本申请中所用“透射率”或“光透射率”是指通过给定基材的光子量与入射到给定基材的光子量的比率。本申请中所用“抗反射涂层效率”是指，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：让弗朗索瓦·乌达尔，弗朗索瓦·莱科利，
申请(专利权)人：北美AGC平板玻璃公司，欧洲AGC玻璃公司，旭硝子株式会社，
类型：发明
国别省市：