一種表面減反自清潔結構的制備方法與流程

本發明涉及減反自清潔表面結構技術領域，具體地，涉及一種表面減反自清潔結構的制備方法。

背景技術：

太陽能電池是通過光電轉換效應把光能轉化成電能的裝置，因此太陽入射光的吸收率直接影響太陽能電池輸出功率的大小。目前，車載、家用、光伏電站等太陽能電池在使用過程中，其輸出功率除受電池本身屬性約束外，還與日常運行環境條件有關，灰塵、雨水等自然條件導致的積塵效應，引起的吸收率下降，也是導致其功率下降的原因之一。目前國內外的研究主要集中在兩個方面，一是通過表面修飾，實現表面的自清潔功能；二是通過在表面鍍制增透膜，實現對入射光的減反，達到增加透過率的目的。但兩種方法均無法在民用太陽能電池表面同時實現減反和自清潔功能。本發明是通過在現有太陽能電池表面蓋片上制作微納仿生學結構，達到提高入射率，同時使得表面具有自清潔功能，以提高車載太陽能電池輸出功率。

技術實現要素：

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的在于提供一種表面減反自清潔結構的制備方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

本發明涉及一種表面減反自清潔結構的制備方法，所述方法包括表面電子束刻蝕和滲入侵蝕；所述表面電子束刻蝕是通過電子束轟擊鈰玻璃表面，在鈰玻璃表面進行納米級網格劃分，每個網格為一個方形柱狀凸體，徑向尺寸在50～100nm；所述滲入侵蝕是通過配置侵蝕液，對電子束刻蝕后的方形柱狀凸體的根部進行進一步腐蝕，生成T型納米凸體結構(即，T型納米凸體結構垂直于鈰玻璃表面的截面為T形)。

優選的，所述電子束刻蝕，電子束寬度30～50nm，電子束刻蝕功率密度為10⁵～10⁶W/cm²，刻蝕時間1～60s，真空度10^-4～10^-5Pa。刻蝕對象為鈰玻璃，刻蝕穩定性好，刻蝕邊緣穩定，擴展區小。

優選的，所述侵蝕溶液由摩爾比例為10:1～5:10～50的氫氟酸、雙氧水和水的混合溶液。

優選的，所述滲入侵蝕通過沖擊加壓噴射的方法實現，侵蝕液垂直入射電子束刻蝕后的玻璃表面，對玻璃表面的壓力在4～10Pa之間。

優選的，所述表面電子束刻蝕包括如下具體步驟：

S1、對鈰玻璃樣品進行刻蝕前處理，該前處理包括依次進行EC808溶劑超聲波清洗、WIN15溶劑超聲波清洗、超聲波純水漂洗和干燥處理；

S2、將刻蝕前處理后的鈰玻璃樣品置于電子束刻蝕的真空腔室內，啟動抽真空系統，真空抽至10^-5Pa；

S3、啟動電子束刻蝕，調控電子束寬度30-50nm，電子束刻蝕時間10⁵-10⁶W/cm²，刻蝕時間1-60s。

優選的，所述EC808溶劑超聲波清洗的溶劑溫度40～50℃、超聲波頻率40～60KH_Z、超聲波功率800～1000W、處理時間6～10分鐘。

優選的，所述WIN15溶劑超聲波的溶劑溫度40～50℃、超聲波頻率80～100KH_Z、超聲波功率500～600W、處理時間6～10分鐘。

優選的，所述超聲波純水漂洗的純水溫度35～45℃、超聲波頻率40～60KH_Z、超聲波功率800～1000W、處理時間6～10分鐘。

優選的，所述干燥處理的溫度65～85℃、處理時間20～40分鐘。

優選的，所述滲入侵蝕包括如下具體步驟：

A1、將電子束刻蝕后的鈰玻璃樣品安裝于沖擊侵蝕設備的安裝板上；

A2、配置侵蝕液，將侵蝕液通過主動加壓，噴射于鈰玻璃樣品表面。

優選的，所述侵蝕液可循環利用。

與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：

1)本發明的表面減反自清潔結構具有納米T型空間結構，入射光在納米T型結構中多次折射后增加了透過光的比例，實現增透；表面的納米空隙結構，具有疏水特性、可實現自清潔功能；

2)本發明的表面減反結構具有T型空間結構，入射光線在T型結構中多次折射，相當于在一個準密封腔內多次反射，較現有的開放式三角形、柱型一次折反射增加了發射次數，使得入射光線透過比例增加，減反效果更明顯。

3)本發明的減反自清潔結構是在鈰玻璃基體上，通過突破原位刻蝕和侵蝕技術而制備生成的，與現有的大部分表面鍍制修飾膜不同。本發明的減反自清結結構與基體為同種材料，且不存在界面，使得入射光無界面反射效應發生，提高了增透效果；另外，減反自清潔結構與基體無界面，在污染自清潔過程中無界面損傷，不會出現膜層起泡、脫落等問題。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯：

圖1電子束刻蝕后的網格納米結構示意圖；

圖2滲入侵蝕后T型納米凸體結構示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。

實施例1

本實施例涉及一種減反自清潔表面結構制備方法，包括表面電子束刻蝕和滲入侵蝕；表面電子束刻蝕是通過電子束轟擊鈰玻璃表面，在鈰玻璃表面進行納米級網格劃分，每個網格為一個方形柱狀凸體(如圖1所示)，徑向尺寸在65-80nm。所述滲入侵蝕是通過配置侵蝕液，對電子束刻蝕后的方形柱狀凸體的根部進行進一步腐蝕，生成T型納米凸體結構(如圖2所示)。具體步驟如下：

S1、對鈰玻璃樣品進行刻蝕前處理，該前處理包括依次進行EC808溶劑超聲波清洗(溶劑溫度45℃、超聲波頻率50KH_Z、超聲波功率9000W、處理時間8分鐘)、WIN15溶劑超聲波(溶劑溫度45℃、超聲波頻率90KH_Z、超聲波功率550W、處理時間8分鐘)、超聲波純水漂洗(純水溫度40℃、超聲波頻率50KH_Z、超聲波功率900W、處理時間8分鐘)和干燥處理(溫度75℃、處理時間30分鐘)；

S2、將刻蝕前處理后的鈰玻璃樣品置于電子束刻蝕的真空腔室內，啟動抽真空系統，真空抽至10^-5Pa；

S3、啟動電子束刻蝕，調控電子束寬度40nm，電子束刻蝕時間5*10⁵W/cm²，刻蝕時間30s。

S4、將電子束刻蝕后的鈰玻璃樣品安裝于沖擊侵蝕設備的安裝板上；

S5、摩爾比為10:3:30的氫氟酸、雙氧水和水的混合配置形成侵蝕液(該侵蝕液可循環利用)，通過沖擊加壓噴射使侵蝕液垂直入射電子束刻蝕后的鈰玻璃樣品表面，對鈰玻璃樣品表面的壓力在7Pa。

實施例2

本實施例涉及一種減反自清潔表面結構制備方法，包括表面電子束刻蝕和滲入侵蝕；表面電子束刻蝕是通過電子束轟擊鈰玻璃表面，在鈰玻璃表面進行納米級網格劃分，每個網格為一個方形柱狀凸體(如圖1所示)，徑向尺寸在50-65nm。所述滲入侵蝕是通過配置侵蝕液，對電子束刻蝕后的方形柱狀凸體的根部進行進一步腐蝕，生成T型納米凸體結構(如圖2所示)。具體步驟如下：

S1、對鈰玻璃樣品進行刻蝕前處理，該前處理包括依次進行EC808溶劑超聲波清洗(溶劑溫度40℃、超聲波頻率40KH_Z、超聲波功率800W、處理時間10分鐘)、WIN15溶劑超聲波(溶劑溫度40℃、超聲波頻率80KH_Z、超聲波功率500W、處理時間10分鐘)、超聲波純水漂洗(純水溫度40℃、超聲波頻率40KH_Z、超聲波功率800W、處理時間10分鐘)和干燥處理(溫度65℃、處理時間20分鐘)；

S2、將刻蝕前處理后的鈰玻璃樣品置于電子束刻蝕的真空腔室內，啟動抽真空系統，真空抽至10^-5Pa；

S3、啟動電子束刻蝕，調控電子束寬度30nm，電子束刻蝕時間10⁵W/cm²，刻蝕時間1s。

S4、將電子束刻蝕后的鈰玻璃樣品安裝于沖擊侵蝕設備的安裝板上；

S5、摩爾比為10:1:10的氫氟酸、雙氧水和水的混合配置形成侵蝕液(該侵蝕液可循環利用)，通過沖擊加壓噴射使侵蝕液垂直入射電子束刻蝕后的鈰玻璃樣品表面，對鈰玻璃樣品表面的壓力在4Pa。

實施例3

本實施例涉及一種減反自清潔表面結構制備方法，包括表面電子束刻蝕和滲入侵蝕；表面電子束刻蝕是通過電子束轟擊鈰玻璃表面，在鈰玻璃表面進行納米級網格劃分，每個網格為一個方形柱狀凸體(如圖1所示)，徑向尺寸在80-100nm。所述滲入侵蝕是通過配置侵蝕液，對電子束刻蝕后的方形柱狀凸體的根部進行進一步腐蝕，生成T型納米凸體結構(如圖2所示)。具體步驟如下：

S1、對鈰玻璃樣品進行刻蝕前處理，該前處理包括依次進行EC808溶劑超聲波清洗(溶劑溫度50℃、超聲波頻率60KH_Z、超聲波功率1000W、處理時間6分鐘)、WIN15溶劑超聲波(溶劑溫度50℃、超聲波頻率100KH_Z、超聲波功率600W、處理時間6分鐘)、超聲波純水漂洗(純水溫度40℃、超聲波頻率60KH_Z、超聲波功率1000W、處理時間6分鐘)和干燥處理(溫度85℃、處理時間40分鐘)；

S2、將刻蝕前處理后的鈰玻璃樣品置于電子束刻蝕的真空腔室內，啟動抽真空系統，真空抽至10^-5Pa；

S3、啟動電子束刻蝕，調控電子束寬度50nm，電子束刻蝕時間10⁶W/cm²，刻蝕時間60s。

S4、將電子束刻蝕后的鈰玻璃樣品安裝于沖擊侵蝕設備的安裝板上；

S5、摩爾比為10:5:50的氫氟酸、雙氧水和水的混合配置形成侵蝕液(該侵蝕液可循環利用)，通過沖擊加壓噴射使侵蝕液垂直入射電子束刻蝕后的鈰玻璃樣品表面，對鈰玻璃樣品表面的壓力在10Pa。

以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本發明的實質內容。