專利名稱：一種二氧化硅ar膜及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種AR膜制備方法，特別是應用于太陽能組件的玻璃蓋板的高機械性能強度二氧化硅AR膜及其制備方法。
背景技術：
目前對于太陽電池而言，轉換效率有0.1%的提高都是至關重要的，在電池制備工藝上進行提高難度大、成本高、提高空間不大。而太陽電池目前使用的超白壓花玻璃其透過率只有90%左右，還不能完全滿足實際應用的要求。為了使太陽光利用率得到較大提升，一般是通過在玻璃表面鍍一層或多層減反膜，從而可以在低成本下使太陽光利用率得到較大提升。目前使用的鍍膜主要有以下三種:第一、化學氣相沉積(CVD)法鍍膜；第二、物理氣相沉積(PVD)法鍍膜；第三、溶膠-凝膠法鍍膜。溶膠-凝膠法鍍膜工藝，其成本低、對生產條件沒有太高的要求，具有較為理想的投入-產出比，是目前太陽電池玻璃鍍膜的重要研究方向。此外，溶膠凝膠法制備納米多孔薄膜與化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)方法鍍膜相比，具有折射率可調、過程簡單、成本低、易于工業(yè)化等優(yōu)點，因此使用溶膠凝膠方法制備薄膜已經得到了廣泛的關注。目前溶膠凝膠Si02減反膜已經在高功率激光系統(tǒng)中使用。但是，納米多孔薄膜不佳的機械性能使其在使用過程中容易發(fā)生變質，引起質量下降，從而大大的限制了它的應用。近年來，國內外已經報道了一些改善薄膜的耐刮擦性能和機械強度的方法，例如Floch等在Si02溶膠中摻入有機聚合物來提高薄膜的耐刮擦特性；湯加苗等將薄膜在氨氣氣氛下熱處理一定時間然后自然冷卻來提高薄膜的強度；吳廣明等則采用在酸堿兩步催化基礎上的氨氣和水蒸氣的混合熱處理來提高薄膜的機械性能。盡管如此，F(xiàn)hloch的方法對于薄膜的強度和耐刮擦性能的改善還非常有限，而湯加苗和吳廣明的方法則比較耗時，且不利于制備大口徑的薄膜，對于工業(yè)化生產等是個很大的限制。本發(fā)明采用HN03作為催化劑，調節(jié)溶液的配方制備一種附著力很強，機械性能高的AR膜，步驟簡便易操作，生產周期短，適宜工廠大量制備。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種二氧化硅AR膜及其制備方法，其采用HN03作為催化劑，調節(jié)溶液的配方制備一種附著力很強，機械性能高的AR膜，步驟簡便易操作，生產周期短，適宜工廠大量制備。為了克服上述技術目的，本發(fā)明是按以下技術方案實現(xiàn)的:本發(fā)明所述的二氧化硅AR膜，包括涂覆在玻璃基板上的鍍膜層，所述鍍膜層的溶膠為硝酸催化制備的具有高分子鏈的ニ氧化硅溶膠。本發(fā)明所述的ニ氧化硅AR膜的制備方法，其具體步驟如下:(I)選取原料，通過硝酸進行催化，形成混合溶液；(2)攪拌上述混合溶液并稀釋，得到SiO2溶膠；(3)浸潰法將上述SiO2溶膠在玻璃基板上進行涂膜；(4)對涂覆的薄膜進行干燥和燒結處理。作為上述技術的進一歩改進，上述步驟(I)所述的原料包括硅源、こ醇EtOH,異丙醇IPA、HNO3以及去離子水，上述物質的摩爾比為:硅源:HN03:去離子水:(Et0H+IPA)=l:0.01 0.3:7.54:5 20，選定原料并稱量原料置于容器中混合成為混合溶液。所述硅源是正硅酸甲酷(TMOS)或正硅酸こ酯(TE0S)，其具體混合步驟是:先將ー定量的硅源加入到溶劑こ醇EtOH與異丙醇IPA的混合物中，用磁力攪拌器攪拌30min，標記為第一溶液；再將催化劑HNO3加入到EtOH與IPA混合物中均勻混合后標記為第二溶液；用膠頭滴管將第二溶液液滴加到第一溶液中，控制滴速約為3ml/min，同時高速攪拌。作為上述技術的進一步改進，上述步驟(2)具體是:將混合溶液在70°C溫度回流攪拌20小時形成SiO2溶膠，將得到SiO2溶膠用こ醇EtOH稀釋，最終得到SiO2含量較低的溶膠。上述步驟(2)還可以是:按一定配比得到的硅源、Et0H+IPA、HN03、去離子水的混合溶液在70°C下回流攪拌20小時，之后再將混合溶液慢速滴加到一定比例的EtOH中，常溫高速攪拌2小時，再陳化24小時得到SiO2溶膠。上述步驟(3)具體是將SiO2溶膠在室溫下陳化24小吋，再將得到的溶膠在合適的粘度時用提拉浸潰法進行涂膜，提拉速度控制在0.25-5.00mm/s的范圍內上述步驟步驟(4)中，經過涂膜的樣品先在空氣中自然晾干24小時，然后放入干燥箱中保溫I小吋，自然冷卻后放入程式氣氛馬弗爐中以3°C /min的的速率逐漸升溫到500°C，保溫I小時后自然冷卻至室溫取出樣品。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:(I)本發(fā)明所述ニ氧化硅AR膜的制備方法制得的膜層具有高機械性能，膜層的附著能力比較強，通過了硬度測試和紫外老化實驗的測試，適用于長期暴露在空氣中的太陽能組件玻璃蓋板上。(2)制得的膜層折射率控制在1.25 1.4之間，涂膜后可使普通玻璃在400-1100nm波段內平均透過率從88.13%提高到93.92%，增幅為5.79%，峰值透過率可達99%以上。對于超白壓花玻璃鍍膜后在400-1 IOOnm波段內平均透過率可提高3.91%，其透過率提高的幅度較普通玻璃小。(3)通過陳化后再稀釋溶膠的方法縮短了陳化時間以及延長溶膠的可鍍膜時間，
便于エ廠量產。
圖1是本發(fā)明中提拉浸潰法鍍膜示意圖；圖2是本發(fā)明中將ニ氧化硅AR膜應用于普通玻璃透過率的數(shù)據(jù)示意圖；圖3是本發(fā)明中將ニ氧化硅AR膜應用于超白玻璃透過率的數(shù)據(jù)示意圖。
具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但不應該以此限制本發(fā)明的保護范圍。本發(fā)明所述的二氧化硅AR膜，包括涂覆在玻璃基板上的鍍膜層，所述鍍膜層的溶膠為硝酸催化制備的具有高分子鏈的二氧化硅溶膠。本發(fā)明所述的二氧化硅AR膜的制備方法，其具體步驟如下:(I)選取原料，通過硝酸進行催化，形成混合溶液:所述的原料包括硅源、乙醇EtOH、異丙醇IPA、HNO3以及去離子水，上述物質的摩爾比為:硅源:順03:去離子水:(Et0H+IPA)=l:0.55:7.54:6.46，選定原料并稱量原料置于容器中混合成為混合溶液。所述硅源是正硅酸甲酯(TMOS)或正硅酸乙酯(TE0S)，其具體混合步驟是:先將一定量的硅源加入到溶劑乙醇EtOH與異丙醇IPA的混合物中，用磁力攪拌器攪拌30min，標記為第一溶液；再將催化劑HN03加入到EtOH與IPA混合物中均勻混合后標記為第二溶液；用膠頭滴管將第二溶液液滴加到第一溶液中，控制滴速約為3ml/min，同時高速攪拌。(2)攪拌上述混合溶液并稀釋，得到SiO2溶膠，具體是:將混合溶液在70°C溫度回流攪拌20小時形成SiO溶膠，將得到的9.7wt%Si02的溶膠用EtOH稀釋到原來的1/3，最終得到SiO2含量占3.23wt%的溶膠，在室溫下陳化24小時后用提拉浸潰法進行涂膜，提拉速度為0.4mm/s,最后對制備得到的薄膜進行干燥和燒結處理。(3)浸潰法將上述Si02溶膠在玻璃基板上進行涂膜:如圖1所示，將SiO2溶膠在室溫下陳化24小時，再將得到的溶膠在合適的粘度時用提拉浸潰法進行涂膜，提拉速度控制在 0.4mm/s ；(4)對涂覆的薄膜進行干燥和燒結處理:涂膜的樣品先在空氣中自然晾干24小時，然后放入干燥箱中保溫I小時，自然冷卻后放入程式氣氛馬弗爐中以3°C /min的的速率逐漸升溫到500°C，保溫I小時后自然冷卻至室溫取出樣品。如圖2、圖3所示，將本發(fā)明制備的二氧化硅AR膜涂在普通玻璃上，可使普通玻璃在400-1100nm波段內平均透過率從88.13%提高到93.92%，增幅為5.79%，峰值透過率可達99%以上。涂膜在超白壓花玻璃上，鍍膜后在400-1100nm波段內平均透過率可提高3.91%，其透過率提高的幅度較普通玻璃小。
權利要求
1.一種ニ氧化硅AR膜，其特征在于:包括涂覆在玻璃基板上的鍍膜層，所述鍍膜層的溶膠為硝酸催化制備的具有高分子鏈的ニ氧化硅溶膠。
2.根據(jù)權利要求1所述的ニ氧化硅AR膜的制備方法，其具體步驟如下: (1)選取原料，通過硝酸進行催化，形成混合溶液； (2)攪拌上述混合溶液并稀釋，得到SiO2溶膠； (3)浸潰法將上述SiO2溶膠在玻璃基板上進行涂膜； (4)對涂覆的薄膜進行干燥和燒結處理。
3.根據(jù)權利要求2所述的ニ氧化硅AR膜的制備方法，其特征在于: 上述步驟(I)所述的原料包括硅源、こ醇EtOH、異丙醇IPA、HN03以及去離子水，上述物質的摩爾比為:硅源IHNO3:去離子水:(Et0H+IPA)=l:0.01 0.3:7.54:5 20，選定原料并稱量原料置于容器中混合成為混合溶液。
4.根據(jù)權利要求3所述的ニ氧化硅AR膜的制備方法，其特征在于:所述硅源是正硅酸甲酯(TMOS)或正硅酸こ酯(TE0S)，其具體混合步驟是:先將一定量的硅源加入到溶劑こ醇EtOH與異丙醇IPA的混合物中，用磁力攪拌器攪拌30min，標記為第一溶液；再將催化劑HN03加入到EtOH與IPA混合物中均勻混合后標記為第二溶液；用膠頭滴管將第二溶液液滴加到第一溶液中，控制滴速約為3ml/min,同時高速攪拌。
5.根據(jù)權利要求2所述的ニ氧化硅AR膜的制備方法，其特征在于:上述步驟(2)具體是:將混合溶液在70°C溫度回流攪拌20小時形成SiO2溶膠，將得到SiO2溶膠用こ醇EtOH稀釋，最終得到SiO2含量較低的溶膠。
6.根據(jù)權利要求2所述的ニ氧化硅AR膜的制備方法，其特征在于:上述步驟(2)具體是，按一定配比得到的硅源、Et0H+IPA、HN03、去離子水的混合溶液在70°C下回流攪拌20小時，之后再將混合溶液慢速滴加到一定比例的EtOH中，常溫高速攪拌2小時，再陳化24小時得到SiO2溶膠。
7.根據(jù)權利要求2所述的ニ氧化硅AR膜的制備方法，其特征在于:上述步驟(3)具體是將Si02溶膠在室溫下陳化24小時，再將得到的溶膠在合適的粘度時用提拉浸潰法進行涂膜，提拉速度控制在0.25-5.00mm/s的范圍內。
8.根據(jù)權利要求2所述的ニ氧化硅AR膜的制備方法，其特征在于:步驟(4)中，經過涂膜的樣品先在空氣中自然晾干24小時，然后放入干燥箱中保溫I小吋，自然冷卻后放入程式氣氛馬弗爐中以3°C /min的的速率逐漸升溫到500°C，保溫I小時后自然冷卻至室溫取出樣品。
全文摘要
本發(fā)明屬于AR膜制備方法。特別涉及一種高機械性能強度的酸催化雙面單層玻璃AR膜的制備方法，其具體步驟如下(1)選取原料，通過硝酸進行催化，形成混合溶液；(2)攪拌上述混合溶液并稀釋，得到SiO2溶膠；(3)浸漬法將上述SiO2溶膠在玻璃基板上進行涂膜；(4)對涂覆的薄膜進行干燥和燒結處理。通過在玻璃上鍍減反膜提高透過率。該方法制備得到的AR膜具有高機械性能強度，膜的附著力比較強，不易脫落并且經過了硬度測試和老化實驗。覆蓋著AR膜的玻璃透過率提高5.78%，對于有壓花的超白玻璃提升可以達到3.91%以上，并且實驗的周期較短適合工業(yè)化生產。
文檔編號H01L31/0216GK103094363SQ20121021439
公開日2013年5月8日 申請日期2012年6月26日 優(yōu)先權日2012年6月26日
發(fā)明者洪瑞江, 陳瑤, 劉勇, 馮成坤 申請人:中山大學